47涡流电磁阻尼和电磁驱动配套课件新人教版选讲义修32

对涡流的理解
1.涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象,涡流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。 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.能量转化 伴随着涡流现象,其他形式的能转化成的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。
答案:在电磁阻尼中,安培力方向与导体运动方向相反;在电磁驱动 中,二者方向相同。
迁移与应用 2
如图所示,一个闭合的矩形金属框 abcd 与一根绝缘轻杆 B 相连,轻 杆上端 O 点是一个固定转轴,转轴与线框平面垂直,线框静止时恰位于 蹄形磁铁的正中央,线框平面与磁感线垂直。现将线框从静止释放,在 左右摆动过程中,线框受到磁场力的方向是( )
A.向左摆动的过程中,受力方向向左;向 右摆动的过程中,受力方向向右
B.向左摆动的过程中,受力方向向右;向 右摆动的过程中,受力方向向左
C.向左摆动的过程中,受力方向先向左 后向右;向右摆动的过程中,受力方向先向右 后向左
D.摆动过程中始终不受力
答案:B 解析:从阻碍相对运动的角度来看,由于磁通量的变化是由线框和 磁场间做相对运动引起的,因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁 场的运动。要阻碍相对运动,磁场对线框因产生感应电流而产生的作用 力——安培力一定和相对运动的方向相反,即线框向左摆动时受安培 力方向向右,线框向右摆动时受安培力方向向左。所以 B 正确。
预习交流
真空冶炼炉利用涡流来冶炼金属,在加热中,为什么使用高频的交 流电源?
答案:冶炼原理是利用感应电流产生的热量,使用高频交流电源,磁 场变化快,磁场中导体内的磁通量变化更迅速,产生更大的感应电动势 和感应电流,加热效果好。
二、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 培力总是阻碍导体运动的现象。
迁移与应用 1
如图所示,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( )
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
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。故 C 正确。
答案: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 着高频变化的磁场。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 相关的电子线路产生报警声。
2.产生感应电流的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化,发 生涡流现象时,金属块并没有接入闭合电路,为什么会产生感应电流?
答案:金属块虽然没有接入闭合电路,但穿过金属块的磁通量变化 时,金属块自行构成闭合回路,金属块内部等效成许许多多闭合电路,所 以能产生感应电流。
3.请探究归纳涡流的产生条件,怎样使金属块中产生涡流? 答案: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 个金属的闭合回路的电阻一般很小,所以感应电流很大,就像水中的旋 涡。 可以产生涡流的两种情况是: (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。
精品
47涡流电磁阻尼和电磁驱动 配套课件新人教版选修32
课前预习导学
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学习目标 1.能说出涡流产生的原理、防止
及应用。 2.区分电磁阻尼和电磁驱动,明确其 应用实例。
重点难点 重点:涡流的概念及其应
用。 难点:电磁阻尼和电磁驱动的实 例分析。
预习导引
一、涡流
1.概念:导体中感应出的电流在导体内自成闭合回路,像水的旋涡 一样,因此把它叫做涡电流,简称涡流。
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。
三、电磁驱动
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 导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来的现象。
2.应用:交流感应电动机。
课堂合作探究
问题导学
一、涡流
活动与探究 1 1.乘坐飞机的乘客登机前都要接受安全检查。如图是一种手持式 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?
2.在电磁驱动中(教材图 4.7 8 所示实验),铝框转动的角速度能否 等于磁铁转动的角速度?
答案:电磁驱动中,感应电流的作用是阻碍磁铁与铝框的相对运动, 但不能阻止这种相对运动,所以铝框转动的角速度一定小于磁铁转动 的角速度。
3.在电磁阻尼和电磁驱动中,导体受到的安培力方向与导体运动方 向是否相同?
二、电磁阻尼、电磁驱动
活动与探究 2
1.试用楞次定律解释电磁阻尼和电磁驱动现象。 答案:当磁场变化或导体运动时,若在导体中产生感应电流,感应电 流的效果就是阻碍磁场变化,或阻碍导体与磁场间的相对运动,若磁场 不变,导体运动,感应电流的效果是阻碍导体运动,这就是电磁阻尼。当 磁场运动时感应电流阻碍磁场运动,即阻碍磁场与导体之间的相对运 动,而使导体运动起来,这就是电磁驱动。
(1)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。 (2源自文库涡流同其他电流一样,通过电阻时要产生热量,这体现了涡流的 热效应。
2.涡流在实际中的应用: (1)涡流冶炼:由于金属的电阻率小,产生的涡流很强,热量很多。利 用涡流的热效应可以冶炼金属,例如真空冶炼炉。 (2)探测金属:探测器线圈中有变化着的电流,遇到金属物品时,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。利 用涡流的磁效应可以探测金属,例如探雷器、安检门。 3.涡流防止:电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费 能量,损坏电器。