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1、成才之路成才之路 物理物理路漫漫其修远兮路漫漫其修远兮 吾将上下而求索吾将上下而求索人教版人教版 选修选修3-2 电磁感应电磁感应第四章第四章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 第四章第四章学习目标定位学习目标定位1课堂情景切入课堂情景切入2知识自主梳理知识自主梳理3重点难点突破重点难点突破4考点题型设计考点题型设计5课课 时时 作作 业业8易错案例剖析易错案例剖析6课堂知识构建课堂知识构建7学习目标定位学习目标定位了解涡流的产生原理，了解涡流的防止和应用了解涡流的产生原理，了解涡流的防止和应用了解电磁驱动和电磁阻尼了解电磁驱动和电磁阻尼课堂情景切入课堂情景切入当人携带金
2、属器件经过安检门时，报警器就会发出响声，你知道其中的原理吗？知识自主梳理知识自主梳理1定义在变化的磁场中的导体内产生的_，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。2涡流的特点若金属的电阻率小，涡流往往_，产生的热量_。3涡流的应用(1)涡流热效应的应用：如_。(2)涡流磁效应的应用：如_、 _。涡流涡流 感应电流感应电流很强很强很多很多真空冶炼炉真空冶炼炉探雷器探雷器安检门安检门4涡流的防止电动机、变压器等设备中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_。(2)途径二：用相互绝缘的_叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。电阻率电阻率硅钢片硅钢片电磁阻尼电磁阻尼 1
3、概念当导体在磁场中运动时， _电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是_导体的运动。2应用磁电式仪表中利用_使指针迅速停止摆动，便于读数。感应感应阻碍阻碍电磁阻尼电磁阻尼1概念磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到_的作用， _起来。2应用交流感应电动机。电磁驱动电磁驱动 安培力安培力使导体运动使导体运动重点难点突破重点难点突破一、对涡流的理解1涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流。即导体内部产生了
4、涡流。2涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式PI2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。3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。如果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；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功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。特别提醒：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。A利用线圈中电流产生的焦耳热B利用线圈中电流产生的磁场C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D
5、给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电答案：C解析：高频感应炉是利用了电磁感应的原理，给线圈通入高频交变电流后，冶炼炉内待冶炼的金属在快速变化的磁场中产生很强的涡流，从而产生大量的热量使金属熔化。二、电磁阻尼与电磁驱动1电磁驱动和电磁阻尼的形成原因当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化。例如，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零。当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来。从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是电磁驱动；而线圈对磁铁的作用
6、力对磁铁的转动起阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动和电磁阻尼是相对的两个方面，不可分割。2电磁阻尼与电磁驱动的比较特别提醒：电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度。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起电磁驱动的作用答案：BC解析：线圈通电后在安培力作用下发生转动，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，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用。铝相比其他金属电阻率小，产生的涡流大。另外，铝的密度小，相同大小的骨架惯性小，运动状态容易改变。故选项B、C正确。考点题型设
7、计考点题型设计涡流的利用和防止涡流的利用和防止 A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越慢B电流变化的频率越低，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是因为焊缝处的电阻大D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小解析：高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中就产生感应电流，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，焊缝处的温度升高的越快，故A、B错误；工件中各处电流大小相等，但接口处电阻大，电流热功率大，温度升的很高，故C正确D错误。答案：CA增大涡流，提高变压器的效率B减小涡流，提高
8、变压器的效率C增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量D增大铁芯中的电阻，以减少放出的热量答案：BD解析：不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施。对电磁驱动和电磁阻尼的理解对电磁驱动和电磁阻尼的理解 A不断转动A盘就可以获得持续的电流，其原因是将整个铜盘看成沿径向排列的无数根铜条，它们做切割磁感线运动，产生感应电动势B当A盘转动时，B盘也能转动的原因是电流在磁场中受到力的作用，此力对转轴有力矩C当A盘顺时针转动时，B盘也顺时针转动D铜盘B的角速度小于铜盘A的角速度解析：将图中铜盘A所在的一组装置作为发电机模型，铜
9、盘B所在的一组装置作为电动机模型，在A中找一辐条，根据右手定则可以判定出产生的感应电动势的方向，其他辐条也产生同样的电动势，各辐条产生的总电动势相当于电池并联，故选项A正确；当A盘顺时针(俯视图)转动时，产生的感应电流由盘心流向边缘，此电流通过铜盘B时，受到安培力的作用，由左手定则知此力对转轴有逆时针(俯视图)方向的力矩，使铜盘B逆时针转动，故选项B正确，C错误；由于B在转动时也产生反抗其发生相对运动的感应电动势Eb，电路中的总电动势EEaEb0，可得EaEb，即铜盘B的角速度小于铜盘A的角速度，D正确。答案：ABDA都做匀速运动B铁球、铝球都做减速运动C铁球做加速运动，铝球做减速运动D铝球、
10、木球做匀速运动答案：C解析：铁球靠近磁铁时被磁化，与磁铁之间产生相互吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿过它的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速；木球为非金属，既不能被磁化，也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球将做匀速运动。综上所述，C项正确。探究探究应用应用 电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁炉火力强劲，安全可靠。因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用。对于锅的选择，方法很简
11、单，只要锅底能被磁铁吸住的就能用。适合放在电磁炉上的烹饪器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等。(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及到的物理原理有(回答三个即可)：_；_；_。(2)电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_。(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案：(1)电流的磁效应(或电生磁)；电磁感应现象(或磁生电)；电流的热效应(或焦耳定律)(2)不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，效率低(3)能起到加热作用，线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用。你能说明其工作原理吗？答案：金属探测器是利用涡流工作的。交变电流通过金属探测器的线圈时，会产生变化的磁场。如果探测器周围有金属，金属内便产生涡流，涡流本身又会产生磁场反过来影响原有的磁场。这样就会引发探测器发出鸣叫声。易错案例剖析易错案例剖析易错点：对金属块的运动状态不清而造成错解易错分析：对本题的易错选项及错误原因分析如下：错误地认为金属块最终停在O点处而选B项；忽略了金属块刚开始滑动时具有的动能而误选C项。正确答案：D课堂知识构建课堂知识构建课课 时时 作作 业业
