2019-2020学年高中物理第四章电磁感应第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动讲义含解析新人教版选修3_.pdf

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1、第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．线圈中的电流变化时，线圈附近的导体中会产生涡流，涡流会产生热量，因此在日常生活中，既要防止有害涡流，又要利用有益涡流。2．导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安培力阻碍其运动，即为电磁阻尼。3．磁场运动时，在磁场中的导体内会产生感应电流，使导体受到安培力的作用而运动起来，即为电磁驱动。一、涡流1．定义由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。2．特点若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。3．应用(1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉。(2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。4．防止电动机、变压器等设备中

2、应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。(1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。(2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。二、电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动的现象。(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。2．电磁驱动(1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，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的现象。(2)应用：交流感应电动机。1．自主思考——判一判(1)涡流也是一种感应电流。(√)(2)导

3、体中有涡流时，导体本身会产热。(√)(3)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。(×)(4)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。(√)(5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(√)(6)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流。(√)2．合作探究——议一议(1)块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？提示：不能。块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，所以金属块中不产生涡流。(2)利用涡流加热时，为什么使用高频交流电源？提示：涡流就是感应电流，使用高频交流电源，能产生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量的变化更迅速，产生的感应电流更大

4、，加热效果更好。(3)电磁灶的原理是什么？提示：电磁灶是利用涡流原理制成的。它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，从而在铁质锅的底部产生无数强大的小涡流，使锅体迅速发热，然后加热锅内的食物。对涡流的理解及应用1．涡流的本质：电磁感应现象。2．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非匀强磁场中运动。3．产生涡流时的能量转化：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。(1)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。(2)如果是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

5、功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。1.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其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(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()1A．mgbB.mv221C．mg(b－a)D．mg(b－a)＋mv22解析：选D由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。1初状态机械能E＝mgb＋mv212末状态机械能E＝mga21焦耳热Q＝E－E＝mg(b－

6、a)＋mv2。1222.[多选]高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是()A．增大交变电流的电压，其他条件不变B．增大交变电流的频率，其他条件不变C．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻D．感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻解析：选ABC增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确；高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件

7、中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故B正确；感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。3.如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。工作过程中某段时间通电线圈中存在(由左向右看)顺时针方向均匀减小的电流，则()A．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针B．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针D．有金属片通过时，

8、接收线圈中的感应电流大小发生变化解析：选D左侧门框中某段时间通电线圈中存在(由左