物理鲁科选修32 第1章第3节电磁感应定律的应用 课件

(2014·大庆高二检测)如图所示，在一个绕有线圈的可 拆变压器铁芯上分别放一装有水的小铁锅和一玻璃杯．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( C ) A．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 [思路点拨] 求解此题应把握以下两点： (1)穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要条件． (2)涡流是在导体内产生的．
[想一想]2.如果录音机、录像机在录制和播放时转速 不同，播放的效果会如何？ 提示：如果录音机、录像机在录制和播放时磁带转速 不同，声音和图象会失真，也就是说播放时的声音和 图象与录制时的声音和图象不一致.原因是录制和播放 时磁通量的变化率不同，产生的感应电流不同.
涡流的产生及能量转化
1．涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿过金 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．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以 感应电流很大，就像水中的旋涡． 2．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中． (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
2．电磁感应现象揭示了电和磁之间的内在联系，根据这一
发现，发明了许多电器设备．下列用电器中，哪个没有利用
电磁感应原理( B )
A．动圈式话筒
B．白炽灯泡
C．磁带录音机
D．电磁炉
解析：动圈式话筒里的音圈在永磁铁的磁场里振动产生感应
电流；磁带录音机录音时声音引起振动产生感应电流，放音
时磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流；电磁
1.电磁灶是利用电磁感应引起的涡流加热的原理来工作的， 它主要是由感应加热线圈、灶台台板和烹饪锅等组成，如图 所示．电磁灶的台面下布满了线圈，当通过高频交流电时， 在台板和金属锅之间产生交变磁场，磁感线穿过锅体，产生 感应电流——涡流,这种感应电流在金属锅体中产生热效应， 从而达到加热和烹饪食物的目的．下列可导致加热效果明显 的是( A ) A．交流电的频率增加 B．交流电的频率降低 C．将金属锅换成陶瓷锅 D．将底面积较大的锅换成底面积较小的锅
[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．
名师归纳 涡流的本质仍然是电磁感应现象，所以分析涡流现象要 根据法拉第电磁感应定律．金属内部产生的热量可用能 量转化和守恒定律分析求解．
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． (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．
4．涡流的利用 金属块内产生涡流时将会产生电热，因此可以用涡流来加热物 体，电磁炉就是利用了这一原理，为了增加热功率就要适当增 加ΔΔΦt ，同时选用电阻率大些的材料．
动圈式话筒和磁带录放机都应用了电磁感应现象．图甲 是动圈式话筒的原理图，图乙分别是录放机的录、放原理图． 下列说法错误的是( C ) A．话筒工作时，磁铁不动，音圈随膜片振动而产生感应电流 B．录放机放音时,变化的磁场在静止的线圈内激发起感应电流 C．录放机放音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化 的磁场 D．录放机录音时，线圈中变化的电流在磁头缝隙中产生变化 的磁场
二、磁卡和动圈式话筒 1．磁卡工作原理 磁卡信息的录入是利用了__电__流__磁__效__应____，把____电__信__号_____ 转化为磁信号．信息的读取与录入过程相反，利用了 ___电__磁__感__应_____，把磁信号转化为电信号． 2．动圈式话筒 动圈式话筒是把____声__音______转变为___电__信__号______的装置， 由_____膜__片_______、____线__圈_______、___永___磁__体____等构成． 其工作原理是利用了____电__磁__感__应____
第1章 电磁感应
第3节 电磁感应定律的应用
第1章 电磁感应
学习目标 1. 掌握涡流产生的原理． 2．了解涡流的防止和、涡流及其应用 1．涡流的定义 把块状金属放在变化的磁场中，穿过金属块的____磁__通__量_____ 发生变化，金属块内部就产生___感__应__电__流_____这种电流在金 属块内部形成闭合回路，就像旋涡一样，我们把这种感应电 流叫做涡电流，简称涡流． 2．涡流的应用 电磁炉、真空冶炼炉、涡流探测器等都是利用_____涡__流______ 原理工作的．
解析：选A.逐项分析如下：
选项
诊断
结论
交流电的频率增加，说明电流变化快，所产生 A 的磁场变化快，产生的感应电动势大，产生的 √
涡流大，加热效果越明显
B
与A选项相反
×
C
陶瓷锅不能形成涡流，加热效果差
×
D
锅底面积越小，形成涡流的范围越小，加热效 果越差
×
磁卡和动圈式话筒的应用 1．磁卡的工作原理 (1)记录信息时，磁卡的磁性面以一定的速度移动，磁性面与 记录磁头的空隙接触．磁头的线圈一旦通以数据信号电流， 就在环形铁芯的空隙处产生随电流变化的磁场，磁卡通过时 便被不同程度地磁化；离开空隙时，磁卡的磁性层就留下相 应于电流变化的磁信号，数据就这样被记录在磁卡上了，这 利用的是电流的磁效应．
(2)信息读取过程 当载有信息的磁卡以一定的速度通过读取磁头时，磁带上的 磁性颗粒经过磁头，使穿过磁头线圈的磁通量发生相应的变 化，从而产生与录制时相一致的感应电流．这样就可以把磁 带上被录入的信息读取出来．这利用的是电磁感应现象． 2．动圈式话筒的工作原理 如图所示，是动圈式话筒的结构原理图
它是利用电磁感应原理制成的,当声波传播到金属膜片时， 金属膜片随着振动起来．连接在膜片上的线圈(即音圈)随 之振动起来，这样音圈在永久磁铁的磁场里振动的过程中 产生感应电流，感应电流的大小与方向随着声波信号的变 化而变化，从而将声音信号转化为电信号．这个电信号电 流经放大，传给扬声器，又将电信号转化为声音信号发送 出去．
炉是在底盘中产生高频变化的磁场，从而使锅底产生涡流．
只有选项B中白炽灯泡没有利用电磁感应原理．
规范答题——巧解涡流中的能量问题 当导体在非匀强磁场中运动时，导体中产生的涡流与磁场相 互作用产生一个阻碍导体与磁场相对运动的安培力，从而使 机械能转化为电能再转化为内能，即电磁阻尼现象．使电学 测量仪表指针尽快停下来的电磁阻尼，电气机车的电磁制动 器等都是根据这一效应制作的，处理此类问题的关键是利用 能量转化与守恒定律．
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[范例] (8分)曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示， 抛物线的方程是y＝x2，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(图中的虚线所示)，一个 小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以初速度v沿抛物线下滑， 假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热 总量是多少？
•不习惯读书进修的人，常会自满于现状，觉得没有什么事情需要学习，于是他们不进则退2022年4月14日星期四2022/4/142022/4/142022/4/14 •读书，永远不恨其晚。晚比永远不读强。2022年4月2022/4/142022/4/142022/4/144/14/2022 •正确的略读可使人用很少的时间接触大量的文献，并挑选出有意义的部分。2022/4/142022/4/14April 14, 2022 •书籍是屹立在时间的汪洋大海中的灯塔。
E0＝mgb＋12mv2(2 分) 末状态机械能 E1＝mga(2 分) 所以产生的热量 Q＝E0－E1＝mg(b－a)＋12mv2.(4 分) [答案] mg(b－a)＋12mv2 [名师点评] 金属块进入和出磁场过程中都会产生涡流，因 而会受安培力作用，由于有机械能损失，所以金属块克服安 培力做功，从而把机械能转化为内能，克服安培力做的功等 于产生的热量.
3．涡流的防止 为了减小涡流，电动机、变压器铁芯是用外表涂有 ___绝__缘__材__料_______的薄硅钢片叠成的，而不采用整块硅钢 铁芯，这样减少发热，降低能耗,提高了设备的工作效率． [想一想] 1.将金属块放入变化的磁场中时，金属块并没有 接入闭合电路，为什么会产生感应电流？ 提示：金属块中的磁通量发生变化时，金属块自行构成回 路等效成许多闭合回路，产生了感应电流.
[思路探究] 电磁感应现象与电流的磁效应的区别是什么？ [解析] 由动圈式话筒可知，话筒工作时将声音信号转变为 电信号，A正确；录放机放音时，将磁信号转变为电信号， 录音时，将电信号转变为磁信号加以保存，B、D均正确，C 错误．
名师归纳 解答此类问题时应把握以下三点： (1)弄清现象的因果关系． (2)明确由磁生电现象属于电磁感应． (3)明确由电生磁现象属于电流磁效应．
[思路点拨] 求解本题时应注意以下两点： (1)小金属块进入和出磁场过程要产生涡流，机械能转化为 内能． (2)小金属块最终在磁场边界以下的区域内往复运动． [答题模板] 金属块进出磁场时，会产生焦耳热，损失机械 能而使金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能 达到的最高位置为y＝a时，金属块不再进出磁场，不再产生 焦耳热．金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动． 以O点所在水平面为参考平面，金属块初状态机械能