《4.7_涡流 电磁阻尼 电磁驱动(习题课)》(选修3-2)

第1页第1页共51页一、对涡流的理解、应用：1、定义：变化的磁场中任何块状金属都会产生像水的漩涡一样的感应电流----叫做涡电流，简称涡流.2、应用(1)真空冶炼炉(2)电磁炉(3)金属探测器3、涡流的防止变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成。第2页第2页共51页典例分析：一､有关涡流的应用例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C巩固练习1:下列器具的工作原理与涡流有关的是()A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起D.风扇转动时扇页与空气摩擦发热AC涡流的利用。微波的利用。涡流的防止。摩擦生热。第4页第4页共51页二、对电磁阻尼的理解、应用：1.定义：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-----电磁阻尼(1)用铝框做线圈骨架。(2)微安表的表头在运输时把两个接线柱连在一起。2、应用：例2:如图所示,弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开,磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果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,磁铁就会很快地停下来,解释这个现象,并说明此现象中能量转化的情况.解析:当磁铁穿过固定的闭合线圈时,在闭合线圈中会产生感应电流,感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开,也就使磁铁振动时除了受空气阻力外,还有线圈的磁场力作为阻力,克服阻力需要做的功较多,弹簧振子的机械能损失较快,因而会很快停下来.巩固练习2:如右图所示,金属球(铜球)下端有通电的线圈,今把小球拉离平衡位置后释放,此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A.小球将永远运动下去B.小球受到电磁阻尼作用最终停止运动C.小球受到电磁力,运动越来越剧烈D.无法判定B第8页第8页共51页三、对电磁驱动的理解、应用：1.定义：如果磁场相对于导体运动时,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来。2.应用：交流感应电动机。例3: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水平穿过,如图所示,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BC巩固练习3:如右图所示,蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd,磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动,当磁铁按图示方向绕OO′轴转动,线圈的运动情况是()A.俯视,线圈顺时针转动,转速与磁铁相同B.俯视,线圈逆时针转动,转速与磁铁相同C.线圈与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速D.线圈静止不动C第11页第11页共51页•1、区别：电磁阻尼是导体相对于磁场的运动;电磁驱动是磁场相对于导体的运动.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系：小结：•2、联系：安培力的作用都是阻碍导体与磁场间的相对运动。1.下列应用哪些与涡流有关()A.高频感应冶炼炉B.汽车的电磁式速度表C.家用转盘式电度表D.闭合线圈在匀强磁场中转动,切割磁感线产生的电流ABC巩固基础课后巩固提升整块金属部分导体整块金属中的感应电流2.如图所示,闭合金属环从高h的曲面滚下,又沿曲面的另一侧上升,设闭合环初速为零,摩擦不计,则()A.若是匀强磁场,环滚上的高度小于hB.若是匀强磁场,环滚上高度等于hC.若是非匀强磁场,环滚上的高度等于hD.若是非匀强磁场,环滚上的高度小于hBD3.下列做法中可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中B.让金属块在匀强磁场中匀速运动C.让金属块在匀强磁场中做变速运动D.把金属块放在变化的磁场中D4.如右图所示,在O点正下方有一个具有理想边界的磁场,铜环在A点由静止释放,向右摆至最高点B,不考虑空气阻力,则下列说法正确的是()A.A､B两点在同一水平线上B.A点高于B点C.A点低于B点D.铜环将做等幅摆动B5.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如右图所示,抛物线的方程是y=x2,下半部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是y=a的直线(图中的虚线所示),一个小金属块从抛物线上y=b(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()1212A.mgbB.mv2C.mg(b-a)D.mg(b-a)+mv2D6.磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是()A.防止涡流而设计的B.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BC提升能力7.下图是高频焊接原理示意图,线圈中通以高频交流电时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,由于焊缝处的接触电阻很大,放出的焦耳热很多,致使温度升得很高,将金属熔化,焊接在一起.我国生产的自行车车架就是用这种办法焊接的.试定性地说明:为什么交变电流的频率越高,焊缝处放出的热量越多.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,而放出的热量与电流的平方成正比,与通电导体的电阻成正比,而焊接处电阻较大产生的热量更多,所以交变电流的频率越高,焊缝处放出的热量越多.8.在用车辆长途运输微安表时,常用导线把微安表的两个接线柱连在一起,这是什么道理?答案:在长途运输时,表壳会经常晃动,指针左右摆动很厉害,易损坏表针,用导线把微安表两接线柱连在一起,就形成了闭合回路,产生感应电流从而阻碍它们的相对运动,这样表针的摆动幅度会大大减小,能保护电表.9.在爱国主义教育影片《地雷战》中,有鬼子拿着探雷器探测地雷的镜头,你知道探雷器是利用什么原理工作的吗?答案:探雷器是利用涡流工作的,它的组成主要是一个长柄线圈,线圈中通有变化的电流,线圈贴着地面移动,如果地下埋有金属物品,金属中就会感应出涡流,涡流的磁场反过来会影响线圈中的电流,使探雷器发出警报声,这种探雷器只能探测金属地雷或有较大金属部件的地雷,像《地雷战》中的石头地雷它是探测不到的.10.如图所示,质量m=100g的铝环,用细线悬挂起来,环中央距地面高度h=0.8m,有一质量为M=200g的小磁铁(长度可忽略),以10m/s的水平速度射入并穿过铝环,落地点距铝环原来位置的水平距离为3.6m,则磁铁与铝环发生相互作用时(小磁铁穿过铝环后的速度看做平抛运动).(1)铝环向哪边偏斜?(2)若铝环在磁铁穿过后速度为2m/s,在磁铁穿过铝环的整个过程中,环中产生了多少电能?(g=10m/s2)(1)铝环向右偏(2)1.7J(2)由能量守恒可得:系统损失的机械能产生了电能.E电=Mv20-mv2-Mv21其中v1为穿过铝环后小磁铁的水平速度,由平抛运动的知识得h=gt2L=v1∙t解得v1==9m/s则E电=1.7J.121212122lhg