2019-2020年高中物理（SWSJ）教科版选修3-2教学案：第一章 第7节 涡 流（选学）(含答案)

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1、2019-2020年高中物理（SWSJ）教科版选修3-2教学案：第一章第7节涡流（选学）(含答案)1.把金属块放入变化的磁场中，由于电磁感应，在金属块中产生的感应电流叫做涡流。由于金属块的电阻一般很小，因此涡流的热功率较大。2．在日常生活中要防止有害涡流，如变压器铁芯中的涡流会使铁芯温度升高，缩短线圈绝缘材料的寿命；还要利用有益涡流，如高频感应炉冶炼金属，利用电磁灶来烹饪。3．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，总是阻碍导体的运动，即电磁阻尼。一、涡流1．涡流的概念由于电磁感应，在整块金属导体内部会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路

2、，很像水的旋涡，如图171所示。图1712．特点整块金属的电阻很小，涡流往往很大。3．涡流的危害(1)涡流在金属块内部释放出大量的焦耳热，会使铁芯温度升高，缩短线圈绝缘材料的寿命。(2)涡流的热效应会消耗能量，使变压器、电动机的效率降低。4．涡流危害的防止为了降低涡流造成的损耗，将铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成，减小回路的横截面积，增大回路电阻，从而减弱涡流。二、涡流的应用1．高频感应炉冶炼金属(1)原理：涡流感应加热。(2)优点①非接触式加热，热源和受热物体可以不直接接触。②加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象。③容易控制温度，提高加工精度。④可实现局部

3、加热。⑤可实现自动化控制。⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。2．电磁灶(1)原理：磁场感应涡流加热。(2)优点①通过锅底涡流发热，不存在能量传递过程中的损耗，热效率高。②锅直接发热，无明火和炊烟、清洁、安全。③功能多。3．电磁阻尼(1)原理：导体相对于磁场运动，在导体中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力阻碍导体的运动。(2)应用：电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等。4．电磁驱动(1)概念如果磁场相对于导体转动，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，这种作用常称为电磁驱动。(2)电磁驱动的原理如图172所示，

4、当转动蹄形磁铁时，穿过线圈的磁通量发生变化，例如线圈处于图中所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，蹄形磁铁一转动，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就会有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，感应电流使线圈受到安培力的作用，因而线圈会跟着一起转动起来。图172[说明]　线圈转动方向与磁铁转动方向相同，但转速一定小于磁铁的转速，即同向异步。(3)应用：交流感应电动机。1．自主思考——判一判(1)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(√)(2)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。(×)(3)导体中有涡流时

5、，导体本身会产热。(√)(4)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。(×)(5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(√)2．合作探究——议一议(1)产生涡流的条件是什么？提示：涡流的本质是电磁感应现象，产生涡流的条件是穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合回路。(2)涡流现象中的能量是怎样转化的？提示：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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)

6、用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，晃动微安表时，表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？提示：晃动微安表时，线圈在磁场中切割磁感线产生感应电动势，当两个接线柱连在一起后，形成了闭合电路，产生了感应电流从而阻碍表针的相对运动，即发生电磁阻尼现象。对涡流的理解及应用1．影响涡流大小的因素(1)导体的外周长。(2)交变磁场的频率。2．对涡流的理解(1)本质：电磁感应现象。(2)产生涡流的两种情况及对应的能量转化①块状金属放在变化的磁场中：磁场能转化为电能，最终转化为内能。②块状金属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

7、化为内能。[典例]　如图173所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块(　　)图173A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大[解析]　小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象，因此Q中小磁块做自由落体运动，A项错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械

8、能不守恒，B项错误；由于