人教版选修32物理同步导学课件第四章电磁感应47涡流电磁阻尼和电磁驱动

探究 1 涡流是怎样形成的？涡流中的能量如何转化？
1．涡流产生的条件：涡流的本质是电磁感应现象，与一般 导体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路，它同样遵守 电磁感应定律．同时因为整个导体回路中的电阻一般很小，所以 感应电流很大，就像水中的旋涡．
2．能量变化 伴随着涡流现象，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．
题型 1 涡流的应用
【例 1】 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用 一块整硅钢，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．增大涡流，减小铁芯的发热量 D．减小涡流，减小铁芯的发热量 思路点拨：涡流的主要效应是生热，必然带来功率损失．
解析：本题考查涡流的基本特点．涡流的主要效应之一就是 发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的．所以不采用 整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的应该是减小涡流， 减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率．
探究 3 电磁阻尼、电磁驱动有何不同？
比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
成因
由于导体在磁场中运 由于磁场运动引起磁通量 动而产生感应电流 的变化而产生感应电流
安培力的方向与导体 导体受安培力的方向与导
不 效果 运动方向相反，阻碍物 体运动方向相同，推动导
同
Hale Waihona Puke Baidu
体运动
体运动
点
能量 转化
导体克服安培力做功， 其他形式能转化为电 能，最终转化为内能
1．下列关于涡流的说法中正确的是( ) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的 磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电 流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢中不能产生涡流
【答案】A 【解析】涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过 导体的磁通量变化时产生的，所以 A 对 B 错．涡流不仅有热效 应，同其他电流一样也有磁效应，C 错．硅钢电阻率大，产生的 涡流较小，但仍能产生涡流，D 错．
新知梳理
一、涡流 1．概念：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通 有变化的电流时，变化的电流会产生变化的__磁__场____，变化的 __磁__场____穿过___铁__芯___，整个铁芯会自成回路，产生感__应__电__流__， 这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流．
2．应用： (1)涡流热效应的应用，如__真__空__冶__炼__炉___． (2)涡流磁效应的应用，如___探__雷__器______． 3．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． (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．
【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．
图 4－7－5 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．交流感应电动机 E．当图 4－7－5 中 B 变大时，a、b 在固定光滑导轨上滑动
【答案】AB DE 【解析】电磁阻尼是指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；而电磁驱动 是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导 体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体运动．
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，安培力的方向总是___阻__碍__导__体__的__运__动_____． 2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，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，_使__导__体__运__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．
图 4－7－3
图 4－7－4 2.(双选)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以初速度 v 水平穿过，如图 4－7－4 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
【答案】AD 【解析】磁性小球通过金属圆管过程中，将圆管看作由许多 金属圆环组成，小球的磁场使每个圆环中产生感应电流．根据楞 次定律，该电流阻碍磁性小球的下落，小球向下运动的加速度小 于重力加速度；磁性小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不会 产生感应电流，小球仍然做自由落体运动，穿过塑料、胶木圆管 的时间比穿过金属圆管的时间短，故选 AD.
由于电磁感应，磁场能转 化为电能，通过安培力做 功，电能转化为导体的机 械能，而对外做功
相同点
两者都是电磁感应现象
特别提醒： 电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律， 安培力总是阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动．
3．下列现象属电磁阻尼的是________，属电磁驱动的是 ________．
探究 2 如何解释电磁驱动的形成原因？
当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发 生变化，例如线圈处于如图 4－7－3 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，因而线圈会跟着一起转动起来．