2019-2020学年高中物理 第四章 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件 新人教版选修3-2

第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动第四章电磁感应1.了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼．2.理解涡流的成因及本质，理解电磁驱动和电磁阻尼的原理．(重点＋难点)3．了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼在生产、生活和科技中的应用．(重点)【基础梳理】一、涡流1．涡流：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_________，电流在导体中组成闭合回路，很像___________，所以把它叫做涡电流，简称涡流．2．涡流大小的决定因素：磁场变化越___(ΔBΔt越___)，导体的横截面积S越___，导体材料的电阻率越___，形成的涡流就越大．感应电流水中的旋涡快大大小二、电磁阻尼当导体在_______运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是_____导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．三、电磁驱动若磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到_______的作用，_______使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动．磁场中阻碍安培力安培力【自我检测】判断正误(1)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．()(2)涡流有热效应，但没有磁效应．()(3)在硅钢中不能产生涡流．()(4)电磁炉是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的．()(5)由电磁驱动的实例可以说明，感应电流只能提供动力不能提供阻力．()√××√×探究思考感应加热时，为什么使用高频的交流电源？提示：感应加热时利用了感应电流的热效应，使用高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量变化更迅速，产生的感应电动势、感应电流更大，加热效果好．涡流1．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．2．产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能．(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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．3．涡流的应用与防止(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等．(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯．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[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电流，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．[答案]C(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的．下列有关说法正确的是()A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器解析：选CD.由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确.电磁阻尼1．闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象．2．电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是()[解析]感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，在磁场中的部分有时多有时少，磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无电流产生；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故选项A正确，B、C、D错误．[答案]A电磁驱动电磁阻尼与电磁驱动的比较1．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．2．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，部分电能转化为导体的机械能而对外做功．(多选)(2019·南京高二检测)如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则()A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C．线圈转动时将产生感应电流D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda[解析]当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生感应电流，故C正确；当线圈相对磁铁转过90°时电流方向不再是abcda，D错误；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度．如两者的角速度相同，磁感线与线圈相对静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，故A错误，B正确．[答案]BC