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1、4-7 涡流 电磁阻尼和电磁驱动,第四章 电磁感应,高二物理选修3-2教学,忻州一中 解鸿志,一、涡流,如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。,当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。,涡流的应用,1、真空冶炼炉,2、高频焊接,涡流的应用,3、电磁炉,涡流的应用,4、金属探测器,涡流的应用,涡流的应用,5、超导体的磁悬浮,涡流的应用,交变电流,交
2、变电流,怎样减少涡流损耗？,整块铁心,彼此绝缘的薄片,涡流的防止,变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施,采用叠加起来的硅钢片代替整块铁芯,并使硅钢片平面与磁感应线平行。,变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施,实验分析1,如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。这种现象说明了什么？,实验分析2,思考与讨论1,取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。,用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？,思考与讨论2,二、电磁阻尼,导
3、体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。,磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。,电磁驱动的应用,交流感应电动机,例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，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，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( )A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快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
4、升的很高是因为焊缝处的电阻大,典型例题,AD,例2、如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则( )A若是匀强磁场，环上升的高度小于hB若是匀强磁场，环上升的高度大于hC若是非匀强磁场，环上升的高度等于hD若是非匀强磁场，环上升的高度小于h,解析：若是匀强磁场，闭合环的磁通量不发生变化，无感应电流产生，环也就受不到磁场力，所以环仍保持机械能守恒，上升的高度等于h。若是非匀强磁场，闭合环的磁通量发生变化，有感应电流产生，环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部分机械能向电能转化，所以环上升的高度小于h。因此答案D正确。,D,例3
5、、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是( )A铁 B木 C铜 D铝,CD,例4、如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管的小球比穿过B管的小球先落到地面下面对于两管的描述可能正确的是( ),AA管是用塑料制成的，B管是用铜制成的 BA管是用铝制成的，B管是用胶木制成的 CA管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 DA管是用胶木制成的，B管是用铝制成的,AD,例6、如图所示，把一个闭合线框放在蹄形磁体的
6、两磁极之间，蹄形磁体可以绕竖直轴转动，闭合线框也可以绕竖直轴转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下看)转动时，有关线圈的运动下列说法正确的是( ),A线圈将顺时针方向转动 B线圈仍保持静止 C线圈将逆时针方向转动，转速与磁铁相同 D线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小 解析：选D.根据电磁驱动，磁铁转动，线圈会产生感应电流和受到安培力作用，这个安培力驱动线圈运动，其转动的效果是阻碍它们的相对运动，因此线圈转动方向与磁铁相同，但转速比磁铁小,D,例7、光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图477所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(图中的虚线所示)，一
7、个小金属块从抛物面上yb(ba)处以速度v沿抛物面下滑，假设抛物面足够长，小金属块沿抛物面下滑后产生的焦耳热总量是( ),【答案】 D 【点评】 小金属块在进出磁场的过程中，磁通量发生变化，会产生涡流，机械能转化为内能但在匀强磁场中运动时，磁通量不变，不产生涡流，机械能守恒,例8、如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺旋管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺旋管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.,(1)螺旋管A将向哪个方向运动？ (2)全过程中整个电路所消耗的电能,
