《涡流、电磁阻尼和电磁驱动+》导学案

涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标1.了解涡流是怎样产生的。2.了解涡流现象的利用和危害。3.通过对涡流实例的分析,了解涡流现象在生活和生产中的应用。4.了解电磁阻尼和电磁驱动。知识梳理1.涡流(1)定义:当线圈中的电流随时间变化时,线圈附近的任何导体中都会产生①感应电流,由于电流在导体内自成闭合电路,很像水中的漩涡,因此叫作涡流。(2)特点:若金属的电阻率小,涡流往往②很强,产生的热量③很多。(3)应用:①涡流热效应的应用:如④真空冶炼炉。②涡流磁效应的应用:如⑤探雷器、⑥安检门。(4)防止:电动机、变压器等设备中应防止铁芯中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⑦电阻率。②途径二:用相互绝缘的⑧硅钢片叠成的铁芯代替整块硅铁芯。2.电磁阻尼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⑨阻碍(填“促进”或“阻碍”)导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。3.电磁驱动当磁场相对于导体运动时,在导体中会产生感应电流,感应电流会使导体受到安培力,安培力使导体⑩运动起来(填“保持静止”或“运动起来”),这种作用常常称为电磁驱动。新知探究主题1:涡流的产生(1)涡流的产生机理是什么?(2)为什么变压器、电动机的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的?(3)涡流是否遵循法拉第电磁感应定律?主题2:电磁阻尼、电磁驱动(重点探究)(1)阅读教材中的“思考与讨论”,回答下列问题。①如图甲所示,一个单匝线圈落入磁场中,分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力方向。安培力对线圈的运动有什么影响?②磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,如图乙所示。假定仪表工作时指针向右转动,铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流,铝框要受到安培力,安培力沿什么方向?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框做线圈骨架有什么好处?(2)阅读教材中“演示”的相关内容,回答下面问题。如图所示,一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间,蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO'轴转动。当转动蹄形磁铁时,观察线圈的运动。怎样解释线圈的运动?主题3:电磁阻尼和电磁驱动的区别(1)电磁阻尼、电磁驱动中感应电流的成因有何区别?(2)电磁阻尼和电磁驱动中安培力的效果有何不同?(3)电磁阻尼和电磁驱动中能量转化情况有何不同?自我测评1.下列关于涡流的说法正确的是()。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发生变化而产生的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2.涡流会使金属发热,人们利用这个原理制成了电磁灶。关于电磁灶,下列说法正确的是()。A.电磁灶都是用高频交流电工作的B.高频电磁灶有加热线圈,可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C.电磁灶和微波炉是一个道理,工作原理是一样的D.无论哪种电磁灶,都是利用涡流原理工作的3.如图所示,四根等长的铝管和铁块(其中C中铝管不闭合,其他两根铝管及铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内,分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放,忽略空气阻力,则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是()。A.tAtB=tC=tDB.tC=tA=tB=tDC.tCtA=tB=tDD.tC=tAtB=tD4.有一个铜盘,轻轻拨动它,它就能长时间地绕轴自由转动,如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘,但并不与铜盘接触(如图所示),铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。拓展一、涡流的应用1.高频焊接原理示意图如图所示,给线圈通以高频交流电,在金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,要使焊接处产生的热量较大可采用()。A.增大交变电流的电压B.增大交变电流的频率C.增大焊接缝的接触电阻D.减小焊接缝的接触电阻拓展二、电磁阻尼的分析及应用2.磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上的,铝框()。A.是为防止涡流而设计的B.是为利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用参考答案课时4.6涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识体系梳理①感应电流②很强③很多④真空冶炼炉⑤探雷器⑥安检门⑦电阻率⑧硅钢片⑨阻碍⑩运动起来重点难点探究主题1:(1)处在磁场中的导体,只要磁场变化就会引起导体中的磁通量变化,导体中就有感应电动势,这一电动势在导体内部构成回路,导体内就有感应电流。因为这种电流像水中的漩涡,所以称为涡流。在大块的金属内部,由于金属块的电阻很小,所以涡电流很大,能够产生很大的热量。严格地说,在变化的磁场中的一切导体内都会产生涡流,只是涡电流的大小有区别,而一些微弱的涡电流会被我们忽视。(2)叠压制成铁芯,这样涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大大减弱,涡流损失大大降低。(3)涡流是在整块导体中发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律。主题2:(1)①单匝线圈落入磁场中图示位置时感应电流方向为逆时针,由左手定则可判定安培力方向向上,安培力阻碍线圈的下落。②仪表工作时指针向右偏转,铝框中的感应电流方向(从上往下看)沿铝框逆时针方向,铝框左边受向下的安培力,而右边受向上的安培力,安培力阻碍线圈的转动。使用铝框做线圈骨架的目的是利用感应电流来起电磁阻尼作用,使线圈偏转后尽快停下来。磁电式仪表的指针能够很快停下,就是利用了电磁阻尼。(2)当蹄形磁铁转动时,穿过线圈的磁通量就发生变化。例如,线圈处于图中所示的初始状态时,穿过线圈的磁通量为零,蹄形磁铁一转动,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。线圈转动方向与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速,即同向异步。主题3:(1)电磁阻尼是由于导体在磁场中运动而产生感应电流;电磁驱动则是由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流。(2)电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动;电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动。(3)电磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能;电磁驱动中由于电磁感应,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。基础智能检测1.A2.D3.A4.如果铜盘转动时加上磁场,则在铜盘中产生涡流,磁场对这个涡流的作用力阻碍铜盘的转动,故在较短的时间内铜盘将停止转动全新视角拓展1.ABC【解析】交变电流频率越高、电压越大,产生的磁场变化越快,在工作中引起的感应电动势越大,感应电流就越大,产生的热量就越多,A、B正确;焊接缝接触电阻越大,焊接处电压越大,在此处产生的热量越多,越容易熔化焊接。2.BC【解析】线圈通电后,在安培力作用下发生转动,铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流,就是涡流。涡流阻碍线圈的转动,使线圈偏转后尽快停下来,所以这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用。故选项B、C正确。