2019_2020版高中物理第四章电磁感应7涡流、电磁阻尼和电磁驱动教案新人教版

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1、7　涡流、电磁阻尼和电磁驱动[学科素养与目标要求]物理观念：1.了解涡流的产生、利用和危害.2.知道电磁驱动和电磁阻尼的原理及应用.科学思维：通过电磁驱动和电磁阻尼的实例分析，体会电磁驱动和电磁阻尼的产生机制，能分析电磁驱动和电磁阻尼的作用.一、涡流1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.2.涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大.二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是

2、阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼.三、电磁驱动若磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动.判断下列说法的正误.(1)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热.(　×　)(2)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.(　√　)(3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.(　√　)(4)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生.(　×　)一、涡流如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？答案　有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生

3、电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.1.产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动.2.产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.3.涡流的应用与防止(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等.(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.例1　(多选)“

4、电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图1所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是(　　)图1A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器答案　CD解析　由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，

5、而且电源必须是交流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确.例2　(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害(　　)A.电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B.机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品C.变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成D.变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层答案　CD解析　电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用；安检门是利用涡流

6、工作的；变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止.故C、D正确.二、电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.答案　当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力

7、，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来.1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象.2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.例3　扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在