【课堂设计】高二物理鲁科版选修3-2课件1.3 电磁感应定律的应用

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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。 (2)磁场变化越快( Δ������ 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。
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【例题 1】(多选)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( )
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(2)信息读取:磁卡以一定速度通过读取磁头,磁卡上变化的磁通量的 绝大部分进入磁头铁芯,由电磁感应原理知,磁头的线圈上产生感应电动势, 经读取设备分析,就可以还原出相应的数据。
A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越快 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
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解析:交变电流的频率越高,它产生的磁场的变化就越快,根据法拉第电 磁感应定律,在待焊接工件中产生的感应电动势就越大,感应电流就越大。 而放出的电热与电流的平方成正比,所以交变电流的频率越高,焊接处放出 的热量越多。又可根据 Q=I2Rt 判断 D 正确。 答案:AD
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●名师精讲● 1.磁卡 (1)信息记录:磁卡机记录信息的工作原理如图所示,磁卡机的记录磁头 由有空隙的环形铁芯与绕在铁芯上的线圈构成;磁卡上涂有磁性材料。 记录 信息时,磁卡的磁性面(或记录磁头)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。
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4.涡流的利用与危害 (1)涡流的应用 ①利用涡流的热效应:应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频 感应炉。 ②利用涡流的磁效应:电磁阻尼和电磁驱动。 (2)涡流的危害 在各种电机、变压器中,涡流是非常有害的,首先它会使铁芯的温度升 高,从而危及线圈绝缘材料的寿命,严重时会使材料报废;其次涡流发热要消 耗额外的能量,使电机、变压器的效率降低。
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提示:从 E t 图象可以看出,刷卡速度为 v0 时,产生感应电动势的最大值 ������ 为 E0,所用时间为 t0;当刷卡速度变为 20时,根据 E=Blv 可知,此时产生感应电 动势的最大值 E= 20,由于刷卡器及卡的长度未变,故刷卡时间变为 2t0,故 D 图正确。
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提示:磁卡记录信息时,数据信号电流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,磁卡的磁性层就留下相应的 电流变化的磁信号,数据就这样被记录在磁卡上了。磁卡读取信息时,磁卡 上变化的磁通量的绝大部分进入磁头铁芯,在磁头的线圈上就会产生感应 电动势,通过相应的电路就会将磁卡上的信息显示出来。
反思分析涡流现象一般运用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。
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磁卡和动圈式话筒的工作原理
●问题导引● 磁卡的磁条中有用于存储信息的磁极方向不同的磁化区,刷卡器中有 检测线圈。当以速度 v0 刷卡时,在线圈中产生感应电动势,其 E t 关系如图 ������ 所示。如果只将刷卡速度改为 20,线圈中的 E t 关系图可能是哪个图?
第 3节
电磁感应定律的应用
情境导入
课程目标 1.了解涡流现象。 2.知道涡流是如何产生 的。 3.知道涡流对我们有害 和有利的两方面影响, 以及涡流的利用和防 止。 4.了解电磁感应现象在 磁卡和动圈式话筒中的 应用。
1.涡流及其应用
涡流 条 件 产 生 特 点 现 象 利用 危害 金属块放在变化的磁场中,穿过金属块的磁通量变化 电流在金属块内形成闭合回路——这种感应电流叫作涡电流 使金属发热 电磁炉利用涡流直接发热,自动售货机识别硬币等 变压器、电动机和发电机的铁芯因涡流损失大量的电能并导致都要接受安全检查。如图所示是一种手持式安 全检查报警器,一靠近金属体,它就会发出报警声。这是为什么呢? 提示:在报警器内有一线圈,线圈中通有高频电流,因此线圈周围有着高 频的变化磁场。 当报警器靠近金属体时,线圈的磁场在金属体中感应出涡电 流,涡电流产生的磁场又会穿过线圈,改变线圈中的原磁场,使相关的电子线 路发出报警声。
2.磁卡和动圈式话筒
原理 磁卡 记录信息 读取信息 电流的磁效应 电磁感应现象 电磁感应现象 现象 电信号转化为磁信号 磁信号转化为电信号 声信号转化为电信号
动圈式话筒
思考磁卡是一种卡片状的磁性记录介质,与各种读卡器配合作
用。 磁卡是利用磁性载体记录了一些信息,用来标识身份或其他用途的卡片。 你知道磁卡是怎样记录和读取信息的吗?
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●名师精讲● 1.涡流的产生条件 涡流的本质是电磁感应现象,涡流的产生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。 3.涡流现象中的能量分析 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。例如,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,就会产生电热,这就是涡流的 热效应。
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对涡流的理解
●问题导引●
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,外壳中点有微弱的感应电流。 试分析这一现象中 的能量转化情况。它对卫星的运行可能产生怎样的影响?
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提示: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。