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1、第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动第四章电磁感应第四章电磁感应学习目标学习目标1.了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用2了解电磁阻尼和电磁驱动及其应用了解电磁阻尼和电磁驱动及其应用3提高学习兴趣，培养用理论知识解决实际问题的能力提高学习兴趣，培养用理论知识解决实际问题的能力新新 知知 初初 探探 自自 主主 学学 习习一、涡流一、涡流自研教材自研教材1涡流的产生涡流的产生如如图图所所示示，线线圈圈中中变变化化的的电电流流将将产产生生_的的磁磁场场，金金属属导导体中的磁通量体中的磁通量_而产生感应电流而产生感应电流变化变化发生变化发生
2、变化2涡流产生的热量与哪些因素有关涡流产生的热量与哪些因素有关金属的电阻率越小，感应电流越金属的电阻率越小，感应电流越_ ，产生的热量越，产生的热量越_大大多多成功体验成功体验采取哪些措施可以减小涡流导致的能量浪费？采取哪些措施可以减小涡流导致的能量浪费？提示：提示：增大铁芯材料的电阻率；用相互绝缘的硅钢片叠成的增大铁芯材料的电阻率；用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯铁芯代替整个硅钢铁芯二、电磁阻尼二、电磁阻尼自研教材自研教材1定定义义：当当导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，感感应应电电流流会会使使导导体体受受到到安培力，安培力的方向总是安培力，安培力的方向总是_导体运动的现象导
3、体运动的现象2应用：应用：磁电式仪表中利用磁电式仪表中利用_使指针迅速停下来，使指针迅速停下来，便于读数便于读数阻碍阻碍电磁阻尼电磁阻尼成功体验成功体验用用导导线线把把微微安安表表的的两两个个接接线线柱柱连连在在一一起起后后，再再晃晃动动微微安安表表时时，表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？提示：提示：用导线把微安表两接线柱连接起来后，就形成闭合回用导线把微安表两接线柱连接起来后，就形成闭合回路，晃动微安表产生感应电流，从而阻碍表针的摆动路，晃动微安表产生感应电流，从而阻碍表针的摆动三、电磁驱动三、电磁驱动自主探究自主探究如如图图所所示示，转转动
4、动磁磁铁铁，铝铝框框跟跟着着磁磁铁铁转转动动起起来来根根据据以以上上现现象，回答下列问题：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？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？线圈的转动与磁铁的转动线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动与磁铁的转动速度相同吗？速度相同吗？提提示示：(1)蹄蹄形形磁磁铁铁转转动动时时，线线圈圈内内的的磁磁通通量量发发生生变变化化，线线圈圈中产生了感应电流以阻碍磁通量的增加中产生了感应电流以阻碍磁通量的增加(2)线圈内因产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动线圈内因产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为
5、动力使线圈转动起来线圈的转速小于磁铁的转速力使线圈转动起来线圈的转速小于磁铁的转速成功发现成功发现1电电磁磁驱驱动动：磁磁场场相相对对于于导导体体运运动动时时，导导体体中中会会产产生生_ ，使导体在安培力作用下，使导体在安培力作用下_起来的现象起来的现象2应用：应用：交流感应电动机交流感应电动机感应电流感应电流运动运动要要 点点 探探 究究 讲讲 练练 互互 动动要点一对涡流的理解要点一对涡流的理解本质本质电磁感应现象电磁感应现象条件条件穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路自行构成闭合回路特点特点整个导体回路的电阻一般很小，感
6、应电流很大整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大能量转能量转化化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能在金属块中转化为内能 变变压压器器的的铁铁芯芯是是利利用用薄薄硅硅钢钢片片叠叠压压而而成成，而而不不采采用用一一块整硅钢，这是为了块整硅钢，这是为了()A增大涡流，提高变压器的效率增大涡流，提高变压器的效率B减小涡流，提高变压器的效率减小涡流，提高变压器的效率C增大涡流，减小铁芯的发热量增大涡流，减小铁芯的发热量D减小涡流，减小铁芯的发热量减小涡流，减小铁芯的发热量【解解析析】涡涡流流的的主主要要效效应应之之一一就就是是发
7、发热热，而而变变压压器器的的铁铁芯芯发发热热，是是我我们们不不希希望望出出现现的的所所以以不不采采用用整整块块硅硅钢钢，而而采采用用薄薄硅硅钢钢片片叠叠压压在在一一起起，目目的的应应该该是是减减小小涡涡流流，减减小小铁铁芯芯的的发发热量，进而提高变压器的效率故选热量，进而提高变压器的效率故选BD.【答案答案】BD例例例例1 1【名师点评名师点评】减小涡流的途径之一是增大铁芯材料的电阻减小涡流的途径之一是增大铁芯材料的电阻率；另一途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整率；另一途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯块硅钢铁芯跟跟踪踪训训练练1高高频频焊焊接接原原理理示示意意图
8、图如如图图所所示示，线线圈圈通通以以高高频频交交流流电电，金金属属工工件件的的焊焊缝缝中中就就产产生生大大量量焦焦耳耳热热，将将焊焊缝缝处处金金属属熔化，要使焊接处产生的热量较大可采用的方法是熔化，要使焊接处产生的热量较大可采用的方法是()A增大交变电流的电压增大交变电流的电压B增大交变电流的频率增大交变电流的频率C增大焊接缝的接触电阻增大焊接缝的接触电阻D减小焊接缝的接触电阻减小焊接缝的接触电阻解析：选解析：选ABC.交变电流频率越高，电压越大，产生的磁场交变电流频率越高，电压越大，产生的磁场变化越快在工作中引起的感应电动势越大，感应电流越大，变化越快在工作中引起的感应电动势越大，感应电流越
9、大，产生的热量越多，故产生的热量越多，故A、B正确；焊接缝接触电阻越大，电正确；焊接缝接触电阻越大，电压越大，在此处产生的热量越多，越容易熔化焊接，故压越大，在此处产生的热量越多，越容易熔化焊接，故C正正确，确，D错误故选错误故选ABC.要点二电磁阻尼与电磁驱动的比较要点二电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动不不同同点点成因成因由于导体在磁场中运由于导体在磁场中运动而产生感应电流，动而产生感应电流，从而使导体受到安培从而使导体受到安培力力由于磁场运动引起磁通量的变由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导化而产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力效果效果安
10、培力的方向与导体安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍运动方向相反，阻碍物体运动物体运动导体受安培力的方向与导体运导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动动方向相同，推动导体运动能量能量转化转化导体克服安培力做功，导体克服安培力做功，其他形式能转化为电其他形式能转化为电能，最终转化为内能能，最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外转化为导体的机械能，而对外做功做功相同点相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流
11、的导体与磁场间的相对运动力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动特别提醒：特别提醒：电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果阻碍相电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体的运动速度仍对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度要小于磁场的运动速度 如如图图所所示示，蹄蹄形形磁磁铁铁和和矩矩形形线线圈圈均均可可绕绕竖竖直直轴轴OO转转动从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则动从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则()A线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B线圈将逆时针转动，转速比磁铁小线圈将逆时针转动，转速比
12、磁铁小C线圈转动时将产生感应电流线圈转动时将产生感应电流D线圈转动时感应电流的方向始终是线圈转动时感应电流的方向始终是abcda例例例例2 2【解解析析】当当磁磁铁铁逆逆时时针针转转动动时时，相相当当于于磁磁铁铁不不动动而而线线圈圈顺顺时时针针旋旋转转切切割割磁磁感感线线，线线圈圈中中产产生生感感应应电电流流，故故C正正确确；当当线线圈圈相相对对磁磁铁铁转转过过90时时电电流流方方向向不不再再是是abcda，D错错误误；由由楞楞次次定定律律的的推推广广含含义义可可知知，线线圈圈将将与与磁磁极极同同向向转转动动，但但转转动动的的角角速速度度一一定定小小于于磁磁铁铁转转动动的的角角速速度度如如两两
13、者者的的角角速速度度相相同同，磁磁感感线线与与线线圈圈处处于于相相对对静静止止，线线圈圈不不切切割割磁磁感感线线，无无感感应应电电流产生，故流产生，故A错误、错误、B正确，故选正确，故选BC.【答案答案】BC【名师点评名师点评】从楞次定律的推广含义知，线框的运动可以从楞次定律的推广含义知，线框的运动可以阻碍两者间的相对运动，所以角速度必小于磁极，否则就不阻碍两者间的相对运动，所以角速度必小于磁极，否则就不是阻碍而是阻止是阻碍而是阻止跟跟踪踪训训练练2弹弹簧簧上上端端固固定定，下下端端挂挂一一只只条条形形磁磁铁铁，使使磁磁铁铁上上下下振振动动，磁磁铁铁的的振振动动幅幅度度不不变变若若在在振振动动
14、过过程程中中把把线线圈圈靠靠近近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现()AS闭合时振幅逐渐减小，闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变断开时振幅不变BS闭合时振幅逐渐增大，闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变断开时振幅不变CS闭合或断开，振幅变化相同闭合或断开，振幅变化相同DS闭合或断开，振幅都不发生变化闭合或断开，振幅都不发生变化解析：选解析：选A.S断开时，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变断开时，磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；化，但线圈中无感应电流，故振幅不变；S闭合时，有感应闭合时，有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，故选故选A. 寻寻 规规 探探 法法 思思 维维 启启 迪迪涡流现象中的能量守恒涡流现象中的能量守恒【范例范例】【答案】【答案】D【名师归纳名师归纳】不论是什么原因引起的涡流，其他能量最终不论是什么原因引起的涡流，其他能量最终都转化为内能，以焦耳热的形式释放出来，在此过程中遵守都转化为内能，以焦耳热的形式释放出来，在此过程中遵守能量守恒定律能量守恒定律.
