高中物理 第四章 电磁感应 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（1）学案新人教版选修3-2.doc

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1、4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动【学习目标】1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用.2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用．一、涡流[问题设计]1．如图1所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？图12.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图2所示．请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？图2[要点提炼]1．定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做．2．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

2、电阻率越小，形成的涡流就越大．3．应用：、、机场安检等．4．防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．可增大铁芯材料的、用相互绝缘的叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．二、电磁阻尼和电磁驱动[问题设计]1．电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．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3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象．2．电磁驱动一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动．当蹄形磁铁顺时针转

3、动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动．图4根据以上现象，回答下列问题：(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？[要点提炼]1．电磁阻尼(1)定义：当时，感应电流会使导体受到，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为．(2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数．2．电磁驱动(1)定义：如果转动，在导体中会产生，感应电流使导体受到安培力的作用，使导体运动起来

4、，这种作用常称为电磁驱动．注意：电磁驱动中导体的运动速度要磁场的运动速度．(2)应用：电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向，做功，导体运动，电能转化为机械能．所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机．3．电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为相对运动．一、涡流的理解与应用例1如图5所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是()图5A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的

5、越快B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大针对训练光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图6所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以初速度v沿抛物线下滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()图6A．mgbB.mv2C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋mv2二、对电磁阻尼的理解例2如图7所示，一狭长的铜

6、片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？图7三、对电磁驱动的理解例3位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图8所示，在此过程中()图8A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速1．(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是()A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动C．让金属块在匀强磁场中

7、做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中2．(涡流的应用)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是()A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应3．(电磁阻尼的理解与应用)如图9所示，条形磁铁用细线悬挂在O点．O点正

8、下方固定一个水平放置的铝线圈．让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是()图9A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B．磁铁