第七节 涡流
高中物理 第四章 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件 新人教版选修3-2
ppt精选
10
考点二
电磁阻尼与电磁驱动的应用
电磁阻尼
电磁驱动
由于导体在磁场中运动 由于磁场运动引起磁通量的变化
成因 而产生感应电流，从而使 而产生感应电流，从而使导体受
导体受到安培力
到安培力
不 同
效果
安培力的方向与导体运 动方向相反，阻碍导体运
导体受安培力的方向与导体运动
点
动
方向相同，推动导体运动
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
ppt精选
2
家用电磁炉是利用涡流工作的吗？微波炉呢？
解析：家用电磁炉是利用涡流的热效应工作的，而微波炉是利用电 磁波工作的。
2．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 停下来 ，便于读 数。
A．mgb
B.12mv2
C．mg(b－a)
D．mg(b－a)＋12mv2
ppt精选
19
解析：金属块进出磁场时，会产生涡流，部分机械能转化成焦耳热， 所能达到的最高位置越来越低，当最高位置 y＝a 时，由于金属块中的磁 通量不再发生变化，金属块中不再产生涡流，机械能也不再损失，金属块 会在磁场中往复运动，此时的机械能 mga，整个过程中减少的机械能为全 部转化为内能，即 Q＝mg(b－a)＋12mv2，所以 D 项正确。
ppt精选
1
1．涡流
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
特 点 若金属的电阻率小，涡流往往 很强 ，产生的热量很多
2020人教版高二物理选修3：2_第7节涡流
第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标1．了解涡流是怎样产生的．2．了解涡流现象的利用和危害．3．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．4．了解电磁阻尼和电磁驱动．|基础知识·填一填|一、涡流1．定义：做涡电流，简称涡流．2．特点：3．应用(1)(2)4．防止(1)(2)二、电磁阻尼1．定义：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8阻碍导体的运动的现象．2．应用：三、电磁驱动1．定义：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到2．应用：交流感应电动机．|基础小题·做一做|1．正误判断(1)涡流也是一种感应电流．(√)(2)导体中有涡流时，导体本身会产热．(√)(3)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．(√)(4)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化．(√)(5)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流．(√)2．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物，下列相关的说法正确的是()A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗解析：选A锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制成锅体，故C错误；电磁炉产生变化的磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量而不是靠热传递，故D错误．3．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．两环都静止解析：选C条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止．环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果是使环2向右运动．4．涡流的产生条件是什么？块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？提示：①涡流是发生电磁感应现象时产生的感应电流，故涡流的产生条件：a．金属块本身能够形成闭合回路；b.穿过金属块的磁通量发生变化．②块状金属在匀强磁场中运动时不能产生涡流，因为穿过该金属块的磁通量不发生变化．|核心知识·记一记|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．★要点一对涡流的理解和应用|要点梳理|1．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P＝I2R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．2．涡流中的能量转化涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果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．|例题展示|【例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 ＝x 2，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( )A ．mgbB ．12m v 2 C ．mg (b －a )D ．mg (b －a )＋12m v 2 [解析] 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．初状态机械能E 1＝mgb ＋12m v 2，末状态机械能E 2＝mga ，焦耳热Q ＝E 1－E 2＝mg (b －a )＋12m v 2. [答案] D[易 错 警 示]涡流问题的两点提醒(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．(2)磁场变化越快⎝⎛⎭⎫ΔB Δt 越大，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．|对点训练|1．金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流解析：选C金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：探测器内线圈中交变电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从而被探测到．故A、B、D错误，C正确．2．电磁炉(图(甲))的使用让生活便利，环保低碳，它是利用电磁感应原理将电能转换为热能的．某位同学设计了一个小实验模拟电磁炉的工作原理，如图(乙)，在插入铁芯的线圈上端放置一盛有冷水的铁质杯，现接通电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．关于该实验，下列说法正确的是()A．该同学使用的电源既可以是交流电源，也可以是直流电源B．高频电磁炉有加热线圈，通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C．提高交流电源的频率，同一杯水重复试验，水加热到沸腾时间缩短D．将铁质杯换成电阻率更小的铝质或铜质杯，同一杯水重复试验，水加热到沸腾时间缩短解析：选C由于采用的是电磁感应原理，要使线圈中产生感应电流，所需磁场必须是变化的，所以只能采用交流电源，故A错误；本实验采用的是电磁感应原理，即线圈中产生的磁场在锅体中产生涡流而产生的热量，不是利用热传导原理加热食物的，故B错误；根据电磁感应规律可知，提高交流电源的频率，同一杯水重复试验，水加热到沸腾时间缩短，故C正确；由于采用电磁感应原理，由于铁质材料可以磁化，故可以加强电磁感应现象，所以采用铁质锅体比铝质或铜质杯效果更好，故D错误．★要点二电磁阻尼的应用|要点梳理|电磁阻尼有不少应用．例如：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．|例题展示|【例2】如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是()A．A、B两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．最终铜球将做等幅摆动[解析]铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A点高于B点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动．故选B.[答案] B[规律方法]电磁阻尼的分析方法(1)运用楞次定律分析导体的受力情况．(2)运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能量转化情况．|对点训练|1.(多选)如图所示为电表中的指针和电磁阻尼器的结构，下列说法中正确的是()A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定解析：选AD这是涡流的典型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻碍作用．所以它能使指针很快地稳定下来．2.如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且各种摩擦等阻力不计．现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则()A．铜盘转动将变慢B．铜盘转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来决定解析：选A当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知其感应电流受的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢．本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，故A正确．★要点三电磁驱动的应用|要点梳理|1．电磁驱动的形成原因如图，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，假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，因而线圈在安培力作用下会跟着一起转动起来．楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释．2．电磁阻尼与电磁驱动的比较|例题展示|【例3】如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线OO′自由转动．转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动．下列说法正确的是()A．铝框与磁极转动方向相反B．铝框始终与磁极转动的一样快C．铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的D ．铝框是因为受到安培力而转动的[解析] 根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，导致铝框与磁铁转动方向相同，但快慢不一，故A 、B 错误；由以上分析可知，铝框转动是因为由于电磁感应产生电流，而使铝框内受到安培力而转动，故C 错误，D 正确．[答案] D【例4】 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，杆上挂有一光滑螺线管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线管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v A 、v B .(1)螺线管A 将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能．[解析] (1)磁铁B 向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A 向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺线管中的电能，所以mgh ＝12M v A 2＋12m v B 2＋E 电． 即E 电＝mgh －12M v A 2－12m v B 2. [答案] (1)向右 (2)mgh －12M v A 2－12m v B 2 [规 律 方 法]电磁驱动问题的分析方法(1)运用电磁感应定律分析产生电磁驱动的原因．(2)运用楞次定律分析产生电磁驱动的力的方向．(3)从受力角度和能量角度分析导体的运动情况．|对点训练|1．下列现象属电磁驱动的是()A．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做B．微安表的表头在运输时要把两接线框短接C．自制金属地雷探测器D．当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动解析：选D磁电式仪表线圈的骨架用铝框制成，工作时指针带动铝框偏转，切割磁感线产生感应电流，感应电流受到安培力，阻碍线圈的转动，A选项错误；微安表的表头在运输时要把两接线框短接，由于电磁效应，线圈阻尼变得极大，运输时线圈不再容易摆动，可以防止指针打坏，B选项错误；金属探测器由振荡器和功率放大器等组成，不是电磁驱动，C选项错误；图中B变大，导体a、b中产生感应电流，感应电流受到安培力作用滑动，属于电磁驱动，D选项正确．2.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中()A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速解析：选BC本题为电磁驱动，可由楞次定律判断作用力的方向，再由牛顿第二定律判断运动情况．磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动．同理，磁铁穿出时，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B正确；而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右的，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C正确．[课堂小结]「基础达标练」1．(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是()A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应解析：选BD这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对．2．桌面上放一铜片，如图所示，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力()A．增大B．减小C．不变D．无法判断是否变化解析：选A磁铁的N极接近铜片时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针方向绕行的感应电流(如图所示)，使铜片上方呈现N极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律知，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．3．下列有关金属探测器工作原理叙述正确的是()A．金属探测器是利用电流的热效应原理工作的B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生涡流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声C．金属探测器自身不产生迅速变化的磁场时，仍可以探测到金属物质而正常工作D．金属探测器在正常工作时，自身会产生迅速变化的磁场，从而使探测器附近的金属内部产生涡流，影响原来的磁场，引发报警解析：选D金属探测器利用的是电磁感应现象，故A、C错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误；探测过程中工作时，当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化，产生涡流，影响原来的磁场，引发报警，故D正确．4．(多选)关于涡流，下列说法中正确是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉是利用涡流来加热食物的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流解析：选ABC高频冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，在锅具底部产生交变的涡流来加热食物，故B正确；阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用，故C正确；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D错误．5．(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”．实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示．实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后．下列说法正确的是()A．圆盘上产生了感应电动势B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动解析：选AB由于磁针位于圆盘的正上方，所以穿过圆盘的磁通量始终为零，故C错误；如果将圆盘看成由沿半径方向的“辐条”组成，则圆盘在转动过程中，“辐条”会切割磁感线产生感应电动势，在圆盘中产生涡电流，该涡电流产生的磁场导致磁针运动，故A、B正确；同时圆盘中的自由电子随圆盘一起转动形成电流，该电流对磁针没有作用力，D错误．6.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是()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 ．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析：选C 高频感应炉的原理：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化．故只有C 正确．7．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块( )A ．在P 和Q 中都做自由落体运动B ．在两个下落过程中的机械能都守恒C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大解析：选C 小磁块从铜管P 中下落时，P 中的磁通量发生变化，产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P 中不是做自由落体运动，而塑料管Q 中不会产生电磁感应现象，因此Q 中小磁块做自由落体运动，A 错误；P 中磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B 错误；由于在P 中小磁块下落的加速度小于g ，而Q 中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P 中下落的时间比在Q 中长，C 正确；根据动能定理可知，小磁块落到底部时在P 中的速度比在Q 中的小，D 错误．8．一个半径为r 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L 的绝缘细绳悬挂于O 点，离O 点下方L 2处有一宽度为L 4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点O 等高位置A 处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中，金属环产生的热量是 ( )A ．mgLB ．mg ⎝⎛⎭⎫L 2＋rC ．mg ⎝⎛⎭⎫34L ＋rD ．mg (L ＋2r )解析：选C 线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg ⎝⎛⎭⎫34L ＋r ，C 正确．「能力提升练」1．一位物理老师用一段铜导线和一块磁铁演奏一曲《菊花台》的视频惊艳网友，网友直呼“史上最牛物理老师”．他是这么做的：在一块木板上固定两颗螺丝钉，用一段铜导线缠绕在两颗螺丝钉之间，扩音器通过导线与两螺丝钉连接．将磁铁放在铜导线旁边，手指拨动铜导线，另一只手握着螺丝刀压着铜导线，并在铜导线上滑动，优美动听的乐曲就呈现出来了．根据上面所给的信息，你认为下面说法正确的是( )A ．手指拨动铜导线，铜导线的振动引起空气振动而发出声音B ．手指拨动铜导线，使铜导线切割磁感线产生感应电流，电流通过扩音器放大后发声C ．声音的音调变化是通过手指拨动铜导线力的大小来实现的D ．手指拨动铜导线，铜导线中产生直流电流解析：选B 手指拨动铜导线发声是由于铜导线切割磁感线产生感应电流，电流通过扩音器放大后发声，选项A 错误，B 正确；螺丝刀压着铜导线在铜导线上滑动，实质是改变铜导线切割磁感线的有效长度，从而改变感应电流，变化的电流通过导线传到扩音器中，便产生不同音调的声音，所以声音的音调变化不是通过手指拨动铜导线产生的，选项C错误；手指拨动铜导线，铜导线振动切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律，铜导线中的感应电流大小、方向均改变，选项D错误．2．电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠．图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是()A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好B．电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作C．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差解析：选B电磁炉线圈中通以交变电流，产生交变磁场，锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，A选项错误，B选项正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，C选项错误；陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，不会产生涡流，D选项错误．3．(2019·湖北模拟)随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线．小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化．下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是()A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电。
第四章第七节
第七节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第四章 电磁感应
[学习目标] 1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用． 2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用．
第四章 电磁感应
一、涡流(阅读教材第26页第1段至第6段) 1．概念：当线圈中的电流随时间变化时，由于__电__磁__感__应__， 在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感 应电流叫做____涡__流____． 2．应用：_真__空__冶__炼__炉___、___探__雷__器___、机场安检等．
栏目 导引
第四章 电磁感应
———————————(自选例题，启迪思维) 1. 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，将焊缝处金属熔化，要 使焊接处产生的热量较大可采用的方法是( ABC ) A．增大交变电流的电压 B．增大交变电流的频率 C．增大焊接缝的接触电阻 D．减小焊接缝的接触电阻
栏目 导引
第四章 电磁感应
1.(1)涡流也是一种感应电流．( √ ) (2)导体中有涡流时，导体本身会产热．( √ ) (3)利用涡流制成的探雷器无法探出“石雷”．( √ )
栏目 导引
第四章 电磁感应
二、电磁阻尼和电磁驱动 (阅读教材第27页第1段至第28页第2段) 1．电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，__感__应__电__流__会使导体 受到安培力，安培力总是____阻__碍____导体运动，这种现象叫 电磁阻尼． 2．电磁驱动：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安培力的作用，___安__培__力___使导体运动 起来，这种作用常常称为电磁驱动． 3．电磁驱动的应用：交流感应电动机．
运动
栏目 导引
高中物理课件 涡流
应用： 1、真空冶炼炉：
抽真空
电磁炉
二、探雷器
3.安检门
线圈
门框
报警电路 ~ 交流电
(2)减少涡流
D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不 导电的氧化层
例与练3
铁块会被磁化， 与磁铁相互吸引
铝块不会被磁化， 形成涡流，与磁 铁相互排斥
在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个
条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃
制成的滑块甲初速度向磁铁滑去。各物块在
碰上磁铁前的运动情况是( BD)
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
涡流的热效应
电感： “通低频，阻高频”
电流频率越高，自感电动势 越大，产生的涡流越强，冶 炼过程越快。
例与练2
下列哪些措施是为了防止涡流的危害（
）CD
A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨
架，把线圈绕在铝框上
C、变压器的铁芯不做成整块，而是用 许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
第七节：涡流
一.涡流
1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近 的任何导体中都会产生感应电流-----涡流.
2.金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻 率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
3.应用 (1)利用
a.真空冶炼炉，高频焊接
焊
线圈导线
接
处
电源
待焊接元件
生活中的物理：电磁灶的工作原理
涡流
4．涡流危害的防止 为了降低涡流造成的损耗， 将铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠合 而成，减小回路的横截面积，增大回路电阻，从而减弱涡流。
二、涡流的应用 1．高频感应炉冶炼金属 (1源和受热物体可以不直接接触。 ②加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象。 ③容易控制温度，提高加工精度。 ④可实现局部加热。 ⑤可实现自动化控制。 ⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。
第七节 涡流
一、涡流 1．涡流的概念 由于电磁感应，在整块金属导体内部会形成 感应电流 ，电流 在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，如图 171 所示。
图 171
2．特点 整块金属的 电阻 很小，涡流往往 很大 。
3．涡流的危害 (1)涡流在金属块内部释放出大量的焦耳热，会使铁芯温度升 高，缩短线圈绝缘材料的寿命。 (2)涡流的热效应会消耗能量，使变压器、电动机的效率降低。
图 172 应电流产生，以阻碍磁通量的增加，感应电流使线圈受到安培力的
作用，因而线圈会跟着一起转动起来。 [说明] 线圈转动方向与磁铁转动方向相同， 但转速一定小于磁
铁的转速，即同向异步。 (3)应用：交流感应电动机。
电磁阻尼和电磁驱动的比较
电磁阻尼 成因 由导体在磁场中运动形成
电磁驱动 由磁场运动形成
4．电磁驱动 (1)概念 如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，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，这种作 用常称为电磁驱动。
(2)电磁驱动的原理 如图 172 所示，当转动蹄形磁铁时，穿过线圈的磁 通量发生变化，例如线圈处于图中所示的初始状态时， 穿过线圈的磁通量为零，蹄形磁铁一转动，穿过线圈的 磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就会有感
2．电磁灶 (1)原理：磁场感应涡流 加热。 (2)优点 ①通过锅底涡流发热，不存在能量传递过程中的损耗，热效 率高。 ②锅直接发热，无明火和炊烟、清洁、安全。 ③功能多。 3．电磁阻尼
人教版高二物理选修3-2第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件
2.电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用， 下列说法正确的是（ ） A.电磁炉利用变化的磁B场CD使食物中的水分子形成涡流来对食物 加热
B.当金属探测器在探测到金属时，会在金属内部产生涡流，涡 流的磁场反过来影响金属探测器中的电流，致使蜂鸣器发出蜂 鸣声
C.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做是利用电磁阻尼让摆动 的指针快速停下来，微安表在运输时要把正负接线柱短接也 是利用电磁阻尼，防止指针摆动过大损坏
4.电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。线圈中流过变化的电流， 在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。 因此，我们要想
办法减小涡流。途径之一是增
大铁芯材料的电阻率，常用的
铁芯材料是硅钢，它的电阻率
比较大。另一个途径就是用互
相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
5.探测地雷的探雷器是利用涡流工作的。士兵手持一个长柄线 圈在地面扫过，线圈中有变化着的电流。如果地下埋着金属物 品，金属中会感应出涡流， 涡流的磁场反过来影响线圈中 的电流，使仪器报警。这种探 雷器可以用来探测金属壳的地 雷或有较大金属零件的地雷。 机场的安检门可以探测人身携带的金属物品，道理是一样的。
11.水平光滑的桌面内固定一足够长的直导线，并通入如下图 所示的恒定电流，两个相同的正方形线框abcd和efgh到导线 的距离相等，两个线框
间产生的电磁现象忽略不计，
现分别给两个线框竖直向下
和水平向右的速度v。
下列判断正确的是（ ACD） A.线框abcd做匀速直线运动，线框efgh做减速直线运动
C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力
D．磁块动能的增加量小于于重力势能的减少量
10．两个完全相同的灵敏电流计A、B，按图所示的连接方式， 用导线连接起来，当把电流计A的指针向左边拨动的过程中， 电流计B的指针将（ ）
第七节 涡流
第七节涡流【知能准备】1．涡流概念:2．涡流产生原因:3．涡流的利用与控制(1)利用——(2)控制——4．电磁驱动原理:【同步导学】1.疑难分析:(一)涡流定义块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。
“涡电流”简称涡流。
(二)涡流的热效应当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。
涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。
1．应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。
而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。
实际上,一般使用高频交流电激发涡流。
如：A．高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。
由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。
我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。
B．高频感应炉高频感应炉利用涡流来熔化金属。
图是冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢．C．电磁炉电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。
这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。
2．控制：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。
涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。
变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁．为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。
1.7 涡流现象及其应用解析
涡流制动——电磁阻尼摆 原理：条形磁铁在空间中激发磁场，当导 体在磁场中运动时，导体中出现感应电流 （涡流）而受到安培力阻碍导体运动。
[例1]
如图1－7－4所示，一金属球用绝
缘细线悬挂于O点，将金属球拉离平衡位
置并释放，金属球摆动过程中经过有界的 水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直 边界。若不计空气阻力，则 ( ) 图1－7－4 A．金属球向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，金属球中均有感应电流 C．金属球进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流 也越大 D．金属球最终将静止在平衡位置
答案：C
[例2]
(双选)如图1－7－6所示，是高频焊接原理示
意图，线圈中通以高频交流电时，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 金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很 少，以下说法中正确的是 ( )
图1－7－6
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
电磁驱动：
当磁场相对于导体转动时，在导体中会产生感应电流，感应 电流使导体受到安培力的作用而运动起来的现象。 应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。
涡流制动——圆盘制动
原理:当金属盘转动时，有部分导体切割磁感线(主要考 虑磁极间的圆盘部分)，产生感应电动势，在金属盘内 形成感应电流（涡流），沿半径向外的感应电流受到磁 铁磁场对它的安培力，此安培力方向与金属盘转动的方 向相反，阻碍盘的转动其转速越来越慢，直至停止。
解析：根据涡流的产生原因(变化的磁场中的金属块、电 流变化的线圈附近的导体中都产生涡流)知，涡流就是平
第七节：涡流
• 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
二.电磁阻尼
1.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的运 动-----电磁阻尼
2.讨论: (1)为什么用铝框做线圈骨架？
V
(2)、微安表的表头在运输时为何应该 把两个接线柱连在一起？
三.电磁驱动
1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产 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----电磁驱动。
铝块不会被磁化， 形成涡流，与磁 铁相互排斥
作业
金属探测器Βιβλιοθήκη 生活中的物理：电磁灶的工作原理
电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上 交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生 强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强 涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热 量，将饭菜煮熟。
二、涡流的热效应：
2、危害：发热浪费能量。
• 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是 由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠 合而成的，以减少涡流和电能的损耗，同时 避免破坏绝缘层。
第七节：涡
流
一、涡流
块状金属在变化的磁场中或在 磁场中运动时,金属块内产生 的感应电流.
• 涡流是在整块金属内产生的感应电流。 • 涡流是整块导体发生 的电磁感应现象，同 样遵守电磁感应定律。
二、涡流的热效应：
1、应用
(1)真空冶炼炉
2.高频焊接
线圈导线
焊 接 处
电源
待焊接元件
3.安检门
探雷器
2、交流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作的。
例与练
铁块会被磁化， 与磁铁相互吸引
在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个 条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃 制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上 的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在 碰上磁铁前的运动情况是( BD ) A、都做匀速运动 B、甲做加速运动 C、乙做匀速运动 D、丙做匀速运动
1.7涡流现象及其应用
例题.如图所示，用丝线悬挂闭合金属环于O点，虚线 左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很 快停下来，试解释这一现象；若整个空间都有向外的 匀强磁场，还会有这种现象吗？
O
分析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界 时，由于磁通量发生变化，就有感应电流产生，于是 阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是涡流制动现 象；若整个空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量 反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对 运动。
图11
7．(双选)如图11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(AD )
A．交流电频率越高，焊缝处温度升高得越快 B．交流电频率越低，焊缝处温度升高得越快 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
A．做等幅振动
B．做阻尼振动
C．振幅不断增大 D．无法判定
图8
解析 金属球在通电线圈产生的磁场中运动，
金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，
阻碍它的相对运动，做阻尼振动．
5．(双选)如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼 器，下列说法中正确的是( )
A．2是磁铁，在1中产生涡流
B．1是磁铁，在2中产生涡流
练习1. 如图，蹄形磁铁的N、S极之间放置一个线圈abcd，
磁铁和线圈都可以绕轴转动，若磁铁按图示方向绕轴 O O
转动，线圈的运动情况是（ ） A. 俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B. 俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C. 线圈静止不动 D. 线圈与磁铁转动方向相同，但转速总小于 磁铁的转速
高中物理第一章电磁感应第七节涡流现象及其应用课件粤教版选修3_2
第七节 涡流现象及其应用
学习目标 1.知道涡流的产生原因. 2.了解电磁灶和涡流加热原理. 3.了解涡流现象的应用——涡流制动和涡流探测．
内容索引
知识探究
题型探究
1
知识探究
一、涡流现象
导学探究 如图1所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感 应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 答案 有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感 生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感 应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电 流，简称涡流．
知识梳理
1.涡流：在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入 交变，电在
就形成一圈圈环绕导体轴线流动的
感，应就电好流像 ___
这种产生感应电流的现象称为涡流现象．
2.涡流大小的决定因素：导体的外周长越 长 ，交变磁场
涡流就越大．
即学即用
判断下列说法的正误． (1)涡流也是一种感应电流．( √ ) (2)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路 热．( × ) (3)涡流是一种有害的电磁感应现象．( × )
(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生
涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？
电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是
怎样产生的？ 答案
图2
涡流产生在铁磁材料制成的锅底部，引起涡流的部分是灶 它与锅底不接触，电磁灶工作时表面摸上去温度也挺高， 铁锅发生了热传递．
知识梳理
感应加热的定义及其应用
(1)利用足够大的电力在导体中产生很大的 涡流 ，导体
使金属受热甚至熔化．
(2)应用：高频感应炉 冶炼金，属用高频塑料热压机
，
于
治． 疗
高中物理人教版选修32课件第四章第7节涡流电磁阻尼和电磁驱动
3．涡流的防止 电动机、变压器的线圈中有变化的电流，因而在铁芯中产 生了涡流，不仅浪费了能量，还可能损坏电器，因此，要想办 法减小涡流。为了达到减小涡流的目的，采用了电阻率大的硅 钢做铁芯的材料，并把硅钢做成彼此绝缘的薄片，这样，就大 大减小了涡流。
4．涡流的利用 用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入 反复变化的电流，炉内的金属中就产生涡流。涡流产生的热量 使金属达到很高的温度并熔化。利用涡流冶炼金属的优点是整 个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金 属，可以冶炼高质量的合金。
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升的很高是因为焊缝处的电阻大
[解析] 交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温 越快，故 A 项对；工件上各处电流相同，电阻大处产生的热 量多，故 D 项对。
[答案] AD
[典例 2] 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
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 B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁大 C．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 abcda
解析：当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋 转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故 C 对；当线圈相对磁 铁转过 90°时，其感应电流方向不再是 abcda，D 错；由楞次定 律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度 一定小于磁铁转动的角速度。如果两者的角速度相同，磁感线 与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产 生，故 A、B 错。 答案：C
A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方 向改变 2 次
第一章 第7节 涡流(选学)
第7节 涡流(选学)学习目标核心提炼1.了解涡流是怎样产生的。
2种现象——涡流、电磁阻尼 3种应用——高频感应炉、电磁 炉、磁电式电表2.了解涡流现象的利用和危害。
3.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。
4.了解高频感应炉、电磁灶和电磁阻尼。
一、涡流1.涡流的概念由于电磁感应，在整块金属导体内部会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流。
如图1所示。
图12.特点整块金属的电阻很小，涡流往往很大。
3.涡流的危害(1)涡流在金属块内部释放出大量的焦耳热，会使铁芯温度升高，缩短线圈绝缘材料的寿命。
(2)涡流的热效应会消耗能量，使变压器、电动机的效率降低。
4.涡流危害的防止电动机、变压器等设备中为防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器，应采取如下措施。
(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块硅钢铁芯。
思考判断(1)涡流也是一种感应电流。
(√)(2)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。
(×)(3)利用涡流制成的探测器也可探测毒品。
(×)(4)涡流是一种有害的电磁感应现象。
(×)二、高频感应炉与电磁灶1.结构：高频感应炉结构如图2所示，电磁灶的结构如图3所示。
2.高频感应炉冶炼金属的原理及优点高频感应炉冶炼金属是利用涡流熔化金属。
冶炼锅内装入被冶炼的金属，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。
优点：速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中。
3.电磁灶的工作原理在励磁线圈中通入交变电流时，形成交变磁场，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，在锅底产生涡流，锅底有适当的电阻，产生焦耳热，使锅底发热。
思考判断(1)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的。
(×)(2)高频感应炉中，对电流的频率高低要求不是很高，只要电流足够大就可以。
(优选)第七节涡流
(2)、微安表的表头在运输时为何应该 把两个接线柱连在一起？
【例题2】如图所示，挂在弹簧下端的条形 磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计， 则： （ ）BD A．磁铁的振幅不变 B．磁铁做阻尼振动 C．线圈中有逐渐变弱的直流电 D．线圈中逐渐变弱的交流电
单县一中
三.电磁驱动---涡流的机械效应
1、如磁场相对于导体转动,在导体中会产 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----电磁驱动。
单县一中
单县一中
二.电磁阻尼----涡流的磁效应
1.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的运 动-----电磁阻尼
V
2.讨论: (1)电磁仪表中为什么用铝框做线圈骨架？
单县一中
电磁仪表中的电磁阻尼
电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效 应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指 针偏转的线圈绕在闭合铝框上，当测量电流 流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中 转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作 用力，抑止指针的摆动，使指针较快地稳定 在指示位置上。
单县一中
c.探雷器
(2)减少涡流
线圈中流过变化的电流,在铁芯涡流的途径:
a.增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。
单县一中
b.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅 钢铁芯。
单县一中
【例题1】变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠 压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是 因为（ BD ） A．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 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，以减小发热量
（优选）第七节涡流
ks5u精品课件
第1章 第7节 涡流现象及其应用
第七节涡流现象及其应用[知识梳理]一、涡流现象1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流．2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大．二、涡流现象的应用与防止1．涡流的应用(1)电磁灶：电磁灶是涡流现象在生活中的应用，采用了磁场感应涡流的加热原理．(2)感应加热：在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热．(3)涡流制动：当导体在磁场中运动时，会在导体中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩阻碍导体的运动．(4)涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物．2．涡流的防止(1)原理：缩小导体的体积，增大材料的电阻率．(2)事例：电机和变压器的铁芯用硅钢片叠压而成．(3)目的：减少电能损失．[基础自测]1．思考判断(1)涡流有热效应，但没有磁效应．(×)(2)把金属块放在变化的磁场中可产生涡流．(√)(3)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×)(4)变压器硅钢片叠成铁芯是利用涡流现象．(×)(5)金属探测器是利用涡流现象．(√)(6)电表线圈用铝框作线圈骨架不是利用涡流现象．(×)【提示】(1)涡流有热效应，也有磁效应．(3)涡流也是感应电流．(4)变压器硅钢片叠成铁芯是防止涡流现象．(6)电表线圈用铝框作线圈骨架是利用涡流现象．2.如图1-7-1所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界．若不计空气阻力，则()【导学号：97752067】图1-7-1A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在最低点B[在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，A项错误，B项正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，C项错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，D项错误．]3．下列应用与涡流无关的是()A．家用电磁炉B．家用微波炉C．真空冶炼炉D．探雷器B[家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应工作，探雷器利用涡流的磁效应工作，而微波炉利用高频电磁波工作．][合作探究·攻重难]1．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，即导体内部产生了涡流．2．涡流的特点(1)电流强：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．(2)功率大：根据公式P＝I2R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，常见以下两种能量转化．(1)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；(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功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能．如图1-7-2所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况()图1-7-2A．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、木球做匀速运动C[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．]涡流现象的分析方法(1)涡流是整块导体中发生的电磁感应现象，分析涡流一般运用楞次定律和法拉第电磁感应定律．(2)导体内部可以等效为许多闭合电路．(3)导体内部发热的原理是电流的热效应．[针对训练]1．(多选)如图1-7-3所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则()图1-7-3A．若是匀强磁场，环上升的高度小于hB．若是匀强磁场，环上升的高度等于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hBD[若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错误，B正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确．]1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．2．电磁驱动如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，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．3．电磁阻尼与电磁驱动的比较自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将()图1-7-4A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动思路点拨：①磁铁转动时，铜盘中会产生涡流．②由楞次定律可分析铜盘的转动．B[因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，铜盘中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化．故铜盘转动方向与磁铁相同而转速较小，不能与磁铁同速转动，所以正确选项是B．]对电磁阻尼和电磁驱动的理解(1)电磁阻尼是感应电流所受的安培力对导体做负功，阻碍导体运动；而电磁驱动是感应电流所受的安培力对导体做正功，推动导体的运动．(2)在两种情况下，安培力均是阻碍导体与磁场之间的相对运动．(3)在电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度)．(4)电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况．[针对训练]2.如图1-7-5所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()【导学号：97752068】图1-7-5A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大C[小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故知，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误．][当堂达标·固双基]1．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图1-7-6所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．该炉的加热原理是()图1-7-6A．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．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电C[交变电流产生的交变磁场在炉内金属截面上引起磁通量变化，使金属内部出现感应电流，因金属的电阻很小，所以感应电流很强．它在金属内自成回路时，形成旋涡状的电流，即涡流．涡流产生大量的焦耳热使炉内温度升高，金属熔化．]2. (多选)如图1-7-7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()图1-7-7A．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BC[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，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用．]3．(多选)如图1-7-8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，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是()【导学号：97752069】图1-7-8A．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AD[交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，工件电流相同，电阻越大，温度越高，放热越多．]4.如图1-7-9所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()图1-7-9A．先向左，后向右B．先向左，后向右，再向左C．一直向右D．一直向左D[根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．]。
第四章 第7节涡流
第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动1．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，把这种感应电流叫涡流．利用涡流的热效应可进行真空冶炼，利用它的磁效应可进行金属探测．2．当导体在磁场中运动时，在导体中会产生感应电流，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的运动，这种现象称为电磁阻尼；当磁场相对导体转动时，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来，这种现象称为电磁驱动．3．下列做法中可能产生涡流的是()A．把金属块放在匀强磁场中B．让金属块在匀强磁场中匀速运动C．让金属块在匀强磁场中做变速运动D．把金属块放在变化的磁场中答案 D解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D项正确．4．磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，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，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用．图15．如图1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．两环都静止答案 C解析条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止．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．【概念规律练】知识点一涡流及其应用1．如图2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()图2A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯答案 C解析通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．点评涡流是在导体内产生的，而且穿过回路的磁通量必须是变化的，此题能说明电磁炉的原理．2．机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是()A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流答案CD解析一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C 正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D项正确．点评金属探测利用了涡流的磁效应．知识点二电磁阻尼3．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动．如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图3所示，铜盘就能在较短时间内停止转动，分析这个现象产生的原因．图3答案见解析解析铜盘转动时如果加上磁场，则在铜盘中产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻碍它的转动，故在较短的时间内铜盘停止转动．点评当导体在磁场中运动时，导体中的感应电流受到安培力的作用阻碍导体运动，即安培力为电磁阻尼的阻力．4. 如图4所示，是称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点为轴在竖直面内转动，一有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试定性分析其原因．图4答案见解析解析第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在金属薄片中会形成涡流，涡流使金属薄片受安培力的作用，阻碍其相对运动，所以会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，受到安培力的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．点评防止电磁阻尼的途径为阻止或减弱涡流的产生．知识点三电磁驱动5．如图5所示，让一金属圆盘接近磁铁的两极，但不接触，使磁铁转动，圆盘也会跟着转动，这种现象称为“电磁驱动”，请你说明电磁驱动的原理．图5答案见解析解析当蹄形磁铁转动时，圆盘上不同位置的磁通量发生变化，因而圆盘中会有涡流形成，该涡流的磁场阻碍磁通量的变化，使圆盘随着磁铁一起转动，但圆盘转动速度比磁铁慢．点评电磁驱动的驱动力是涡流受到的安培力．6．位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图6所示，在此过程中()图6A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速答案BC解析磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的扩展知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动．同理，磁铁穿出时产生的相互作用力也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项B是正确的．而对于小车上螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C项对．点评发生电磁驱动现象时，磁场相对导体运动，在导体中产生感应电流，感应电流受到安培力作用而使导体运动起来．【方法技巧练】涡流能量问题的处理技巧7．弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如图7所示，如果在磁铁下端放个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况．图7答案见解析解析当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁向线圈靠近或离开，也就使磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来．损失的机械能主要转化为电能再转化为内能．方法总结此题中涡流损耗了机械能．1．下列哪些仪器是利用涡流工作的()A．电磁炉B．微波炉C．金属探测器D．真空冶炼炉答案ACD2．变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了() A．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，以减小发热量答案BD解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，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．3．如图8所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()图8A．做等幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判定答案 B解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动．4．如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是()图9A．2是磁铁，在1中产生涡流B．1是磁铁，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快地稳定答案AD解析这是涡流的典型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来．5．如图10所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()图10A．先向左，后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向右D．一直向左答案 D解析根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去留”，当两磁铁靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左，当磁铁远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．7．如图11所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动，线圈的运动情况是()图11A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D．线圈静止不动答案 C解析当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但阻碍不是阻止，磁通量仍要增加，所以其转速小于磁铁的转速．7．如图12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()图12A．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答案AD解析交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，故A项对．工件中各处电流相同，电阻大处产生热多，故D项对．8．如图13所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉至某一位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界，若不计空气阻力，则()图13A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在最低点答案 B解析在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，选项A错误，B正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，选项C错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，选项D错误．方法总结当导体中的磁通量变化时，产生感应电流，损失机械能；当导体中的磁通量无变化时，不产生感应电流，不损失机械能．9．如图14所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况．图14答案见解析解析(1)铁球将加速运动，其原因是铁球被磁化后与磁铁之间产生相互吸引的磁场力．(2)铝球将减速运动，其原因是铝球内产生了感应电流，感应电流的磁场阻碍相对运动．(3)木球将匀速运动，其原因是木球既不能被磁化，也不能产生感应电流，所以磁铁对木球不产生力的作用．10．人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？答案见解析解析当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的．它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降．11．一金属圆环用绝缘细绳悬挂，忽略空气阻力，圆环可做等幅摆动，若在圆环正下方放置一条形磁铁如图14所示，圆环将如何运动．图15答案见解析解析条形磁铁置于圆环正下方，圆环运动时，穿过圆环的磁通量保持为零不变，所以环中无感应电流，圆环仍做等幅摆动．12．如图16所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面平面内摆动，有界的磁场其方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？图16答案见解析解析没有开长缝的铜片绕O点在纸面内摆动时，由于磁场有圆形边界，通过铜片的磁通量会发生变化，在铜片内产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．如果在铜片上开有多条长缝时，就可以把涡流限制在缝与缝之间的铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片就可以摆动较多的次数．。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
七、涡流
2、涡流的应用： 、涡流的应用：
（1）由于整块金属的电阻很小，所以电磁感应 由于整块金属的电阻很小 整块金属的电阻很小， 产生的涡流会很大。涡流的热效应 热效应会使金属的 产生的涡流会很大。涡流的热效应会使金属的 温度达到很高。 温度达到很高。
①冶炼金属 冶炼金属
涡流的热效应 涡流的热效应
（2）机械效应： 机械效应：
3、涡流的防止： 、涡流的防止：
涡流的热效应在许多场合是有害 涡流的热效应在许多场合是有害的。 热效应在许多场合是有害的 ①铁芯用电阻率 铁芯用电阻率 很大的硅钢片 很大的硅钢片 ②铁芯用多片硅钢片 铁芯用多片 多片硅钢片 叠合而成 ③每片硅钢片表面有 不导电的氧化层 不导电的氧化层
பைடு நூலகம்
例与练 • 47、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ 47、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ） • A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 • B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线 磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架， 圈绕在铝框上 • C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻 变压器的铁芯不做成整块， 率很大的硅钢片叠合而成 • D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧 化层
①电磁阻尼：导体在磁场中运动时，感应电流使导体受 电磁阻尼：导体在磁场中运动时， 到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。 到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。 • 应用：磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。 应用：磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。 • 演示（P30“做一做”）。 演示（ 做一做” 做一做 ②电磁驱动：当磁场相对于导体转动时，在导体中会产 电磁驱动：当磁场相对于导体转动时， 生感应电流， 生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用而运 动起来的现象。 动起来的现象。 • 应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度 应用：感应电动机、电能表、 表等。 表等。 • 演示（P31“图4.7-8”）。 演示（ 图4.7- ）。 • 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 • 电磁阻尼是导体相对于磁场运动，而电磁驱动是磁场 电磁阻尼是导体相对于磁场运动， 相对于导体运动。 相对于导体运动。安培力的作用都是阻碍它们间的相 对运动。 对运动。
②电磁炉
七、涡流
2、涡流的应用： 、涡流的应用：
（2）由于整块金属的电阻很小，所以电磁感应 由于整块金属的电阻很小 整块金属的电阻很小， 产生的涡流会很大。涡流的磁效应很明显。 磁效应很明显 产生的涡流会很大。涡流的磁效应很明显。
①金属探测器
涡流的磁效应 涡流的磁效应
②安全“门” 安全“
七、涡流
1、涡流：块状金属在变化的磁场中或在 涡流：
磁场中运动时产生的在金属块内自成闭合 回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。 回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。
• 涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵 涡流是整块导体发生的电磁感应现象， 守电磁感应定律。 守电磁感应定律。由于整块金属的电阻通常很 故涡流常常很大。 小，故涡流常常很大。
第七节 涡流
上一节课我们学习了两种 特殊的电磁感应现象—互感和自感， 特殊的电磁感应现象—互感和自感， 现在我们继续来学习另一种特殊的 电磁感应现象—涡流。 电磁感应现象—涡流。涡流在实际 生活中有许多应用，比如：发电机、 生活中有许多应用，比如：发电机、 电动机和变压器等。 电动机和变压器等。当然涡流也有 利和弊两个方面， 利和弊两个方面，我们如何去加以 利用？如何去防止呢？ 利用？如何去防止呢？
2、涡流的作用效果： 涡流的作用效果：
（1）热效应： 热效应： 真空冶炼炉（ 4.7真空冶炼炉（P29图4.7-2) 炉盘下的线圈中通入交流电， ①应用 电磁炉（炉盘下的线圈中通入交流电，使炉盘上
的金属中产生涡流，从而生热。） 的金属中产生涡流，从而生热。） 探雷器、机场安检门等） 金属探测器（探雷器、机场安检门等） 。
②危害：发热浪费能量。 危害：发热浪费能量。
• 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是由许多相互绝缘 变压器、电机的铁芯都不是整块金属， 的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的， 的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的，以减少涡流和电能的 损耗，同时避免破坏绝缘层。 损耗，同时避免破坏绝缘层。 • 减少涡流的方法：增大回路的电阻。 减少涡流的方法：增大回路的电阻。 • 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同，它是 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同， 在整块金属内产生的感应电流。 在整块金属内产生的感应电流。
B
E
• 前面我们讲过，根据麦克斯韦电磁场理论，当 前面我们讲过，根据麦克斯韦电磁场理论， 如右图所示的磁场变化时， 如右图所示的磁场变化时，导体中的自由电子 就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感 应电流， 应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的 涡电流。 曲线，我们把它叫涡电流 曲线，我们把它叫涡电流。