高二物理人教版选修32：涡流电磁阻尼和电磁驱动

高二物理人教版选修32：涡流电磁阻尼和电磁驱动
1、感生电场的构成。

2、楞次定律的推论。

§4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动
学习目的
1、了解涡流是怎样发生的，了解电磁阻尼和电磁驱动。

2、了解涡流现象的应用和危害。

3、经过对涡流实例的剖析，了解涡流现象在生活和消费中的运用。

学习重点、难点
重点：涡流的构成，电磁驱动和电磁阻尼。

难点：应用涡流及电磁驱动和电磁阻尼解释相关现象。

学习进程：
一、涡流
1、阅读课本了解涡流是怎样构成的？
线圈中电流随时间变化时，在线圈左近的导体中发生旋涡状的感应电流。

称作涡流。

2、阅读课本了解涡流在实践消费和生活中有何运用？有何危害？
运用：真空冶炼金属、高频焊接、地雷探测器、安检门、电磁炉。

防止方法：①增大铁芯资料的电阻率,常用的资料是硅钢。

②用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来替代整块硅钢铁芯
实例：电动机、变压器等。

二、电磁阻尼
1、阅读课本了解什么叫电磁阻尼？
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体遭到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动的现象称为电磁阻尼。

2、阅读课本〝思索与讨论〞回答：磁电式仪表的指针为何偏转？为什么用做线圈的骨架？
外加电流使线圈在安培力作用下转动，指针偏转；铝框内磁通质变化发生涡流，受安培力作用抑制指针的摆动，使指针较快地动摇在指示位置上。

3、思索：运输灵敏电流表时为什么要用导体把两个接线柱连在一同？
与线圈构成闭合回路，当运输进程中指针摆动时，发生电磁阻尼抑制指针摆动。

三、电磁驱动
1、阅读课本了解电磁驱动是怎样完成的？
磁场相对导体运动时，导体中会发生感应电流，感应电流使导体受安培力作用而运动的现象。

2、右图中，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自在转动。

转动
磁极，铝框会随磁极一同转动。

怎样解释铝框的运动？
当蹄形磁铁转动时，经过铝框的磁通量发作变化而发生感应电流，感应电流所受
的安培力阻碍磁通量的变化使铝框随蹄形磁铁转动。

其他实例：发电机、交流感应电动机等。

3、思索：弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁，将磁铁托到某一高度后放开，磁
铁能振动较长一段时间才停上去。

假设在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁
上下振动时穿过它〔右图所示〕，磁铁就会很快停上去。

解释这个现象，并说明此
现象中的能量转化状况。

当磁铁上下振动时，穿过闭合线圈的磁通量发作变化而发生感应电流阻碍磁铁的
1、磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是
〔BC〕
A、防止涡流而设计的
B、应用涡流而设计的
C、起电磁阻尼的作用
D、起电磁驱动的作用
2、变压器的铁芯是应用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是由于〔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，以发生更多的热量
D、增大铁芯中的电阻，以减小发热量
3、在水平放置的润滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，右图
所示。

现有铜、铝和无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，各滑块在未接触磁铁前的运动状况将是〔C〕
A、都做匀速运动
B、甲、乙做减速运动
C、甲、乙做减速运动
D、乙、丙做匀速运动
4、一块铜片置于右图所示的磁场中，假设用力把这铜片从磁场拉出或
把它进一步推入，在这两个进程中有关磁场对铜片的作用力，以下表达正
确的选项是〔AB〕
A、拉出时遭到阻力
B、推入时遭到阻力
C、推出时不受磁场力
D、推入时不受磁场力
5、右图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点
由运动释放向右摆至最高点B。

不思索空气阻力，那么以下说法正确的选
项是〔B〕
A、此现象为电磁驱动
B、此现象为电磁阻尼
C、A点低于B点
D、铜环将做等幅摆动
6、右图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，
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设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，那么〔BD〕
A、假定是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B、假定是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C、假定是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D、假定是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
7、右图所示，一润滑水平桌面的左半局部处于竖直向下的匀强磁场内，当
一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某一速度末尾滑行时〔 A
CD〕
A、假定整个线圈在磁场内，线圈一定做匀速运动
B、线圈从磁场内滑到磁场外进程，必做减速运动
C、线圈从磁场内滑到磁场外进程，必做减速运动
D、线圈从磁场内滑到磁场外进程，肯定放热
8、右图所示，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。

请解释其缘由。

当磁铁旋转起来时，紧靠磁铁的金属圆盘因电磁感应而发生涡流，依据楞次定律，
涡流与磁场相互作用，驱动圆盘运动。

9、右图所示是应用高频交流电焊接自行车车架的原理表示图。

当线图中通以高频交流电时，待焊接的车架中就会发生感应电流，使得焊缝处金属熔化而焊接起来。

(1)为什么在其他条件不变的状况下，交流电流的频率越高，焊接越快?
(2)为什么焊接进程中，待焊接的焊缝处已被熔化而车架的其他局部并不是很热?
〔1〕依据高频焊接的原理可知，当线圈中接入高频电流时，待焊车架内就会发生电磁感应，出现涡电流，由电磁感应的知识可判别当线圈中电流频率越高时，车架中的磁通量改动越快，发生的感应电流越强，在其他条件不变的状况下，涡电流的热功率就越大。

〔2〕在待焊处，显然接触电阻比其他局部大，而经过的涡电流又一样，故焊接处的热功率比其他位置大得多。

10、右图所示，在润滑的水平面上有一半径r=10 cm、电阻R=1Ω、质量m=1kg的金属环，以速度v=10m/s向一有界磁场滑去，匀强磁场方向垂直于纸面向里，B=0.5 T，从环刚进入磁场算起，到刚好有一半进入磁场时，圆环释放了32 J的热量。

求：
〔1〕此时圆环中电流的瞬时功率；
〔2〕此时圆环运动的减速度。

解：〔1〕设此时环的速度为υ＇，由能量守恒可得：
E=2Brυ＇
I=E/R
P=I2R
得：P=0.36W
〔2〕F安=2BIr
a=F安/m=0.06m/s2方向水平向左。