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1、高中物理 选修3 2 人教版 第四章 电磁感应 第十讲 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 目标定位 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 2通过对涡流实例的分析 了解涡流现象在生活和生产中的应用 1 理解楞次定律的内容 并应用楞次定律判定感应电流的方向 1理解楞次定律的内容 并应用楞次定律判定感应电流的方向 1了解涡流是怎样产生的及涡流现象的利用和危害 3 了解电磁阻尼和电磁驱动 预习导学 一 涡流 变化 磁场 铁芯 感应电流 1 定义 2 应用真空冶炼炉 探雷器 3 防止 电阻率 硅钢片 二 电磁阻尼阻碍导体的运动 三 电磁驱动安培力 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课堂讲义 一 对涡流的认识 例1 对变压器和电动机
2、等中的涡 流的认识 以下说法正确的是 A 涡流会使铁芯温度升高 减少 线圈绝缘的寿命 B 涡流发热 要损耗额外的能量 C 为了不产生涡流 变压器和电 动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠 成的铁芯来代替整块硅钢铁芯 D 涡流产生于线圈中 对原电流 起阻碍作用 增加电阻 减小电流 减少产生的热量 C错误 无阻碍作用 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课堂讲义 二 对电磁阻尼的理解 1 产生 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磁场力的作用 根据楞次定律 磁场力总是阻碍 导体的运动 于是产生电磁阻尼 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
3、回路 就会存在电磁阻尼作用 2 应用 使用磁电式电表进行测量时 总希望指针摆到所示值的位 置时便迅速地稳定下来 以便读数 由于指针转轴的摩擦力矩很小 若不采取其他措施 线圈及指针 将会在所示值附近来回摆动 不易稳定下来 为此 许多电表把 线圈绕在闭合的铝框上 当线圈摆动时 在闭合的铝框中将产生 感应电流 从而获得电磁阻尼力矩 以使线圈迅速稳定在所示值 的位置 电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制 成的 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课堂讲义 例2 如图所示 一磁铁用细线悬挂 一个很长的 铜管固定在磁铁的正下方 开始时磁铁上端与铜 管上端相平 烧断细线 磁铁落入铜管的过程中 下列说法正确
4、的是 磁铁下落的加速度先增大 后减小 磁铁下落的加速度恒定 磁铁下落的加速度一直减小最后为零 磁铁下落的速度先增大后减小 磁铁下落的速度逐渐增大 最后匀速运动 A 只有 正确 B 只有 正确 C 只有 正确 D 只有 正确 刚烧断细线时 磁铁只受重力 向下加速运动 铜管中产生感应电流 对磁铁的下落产生阻力 故磁铁速度增大 加速度减小 当阻力和重力相等时 磁铁加速度为零 速度达到最大 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课堂讲义 磁铁逆时针转动 相当于磁铁不动而线圈顺时 针旋转切割磁感线 例3 如图所示 蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴 OO 转动 从上向下看 当磁铁逆时针转动时 则 A 线圈将逆时针转动
5、转速与磁铁相同 B 线圈将逆时针转动 转速比磁铁小 C 线圈转动时将产生大小 方向周期性变化的电流 D 丝圈转动时感应电流的方向始终是abcda 如两者的角速度相同 线圈不切割磁感线 无感应电流产生 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 三 对电磁驱动的理解 对点练习 涡流的应用 1 如图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 感应电流通过焊缝处产生大量热量 将 金属熔化 把工件焊接在一起 而工件其它部分发热很少 以下说法正确 的是 A 交流电的频率越高 焊缝处的温度升高得越快 B 交流电的频率越低 焊缝处的温度升高得越快 C 工件上只有焊缝处温度升得很高
6、是因为焊缝处的电阻小 D 工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 交流电频率越高 则产生的感应电流 越强 升温越快 工件电流相同 即 电阻大 温度高 放热多 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 对点练习 涡流的应用 2 如图所示 磁电式仪表的线圈通常是 用铝框做骨架 把线圈绕在铝框上 这 样做的目的是 A 防止涡流而设计的 B 利用涡流而设计的 C 起电磁阻尼的作用 D 起电磁驱动的作用 线圈通电后在安培力作用下转动 铝框随之转动 在铝框内产生涡流 涡流将阻碍线圈的转动 使线圈偏转后尽快停下来 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 对点练习 涡流的应用 3 如图所示 在光滑绝缘水平面上 有一铝质圆形金属球
7、以一定的初 速度通过有界匀强磁场 则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中 磁场宽度大于金属球的直径 小球 A 整个过程匀速 B 进入磁场过程中球做减速运动 穿出过程做加速运动 C 整个过程都做匀减速运动 D 穿出时的速度一定小于初速度 小球在进入和穿出磁场时都有涡流产生 要受到阻力 即电磁阻尼作用 所以穿出 时的速度一定小于初速度 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 对点练习 对电磁驱动的理解 4 如图所示 光滑水平绝缘面上 有两个金属环静止在平面上 环1 竖直 环2水平放置 均处于中间 分割线上 在平面中间分割线正 上方有一条形磁铁 当磁铁沿中 间分割线向右运动时 下列说法 正确的是 A 两环都向右运动 B 两环都向左运动 C 环1静止 环2向右运动 D 两环都静止 环2中磁通量变化 根据楞次定律 为阻碍磁通量的变化 感应电流 的效果使环2向右运动 2 条形磁铁向右运动时 环1中磁通 量保持为零不变 仍静止 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 再见
