1、同步导同步导学方案学方案课后强课后强化演练化演练11定义定义当线圈中的电流随时间变化时，线圈附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感应电流电流在近的任何导体中都会产生感应电流电流在导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，所导体内自成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流以把它叫做涡电流，简称涡流2 2涡流产生的条件涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合回路同时，因为整个导体回路的电阻一般很成闭合回路同时，因
2、为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡3 3可以产生涡流的两种情况可以产生涡流的两种情况(1)(1)把块状金属放在变化的磁场中把块状金属放在变化的磁场中(2)(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动动44涡流的特点涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路时当电流在金属块内自成闭合回路时(产产生涡流时生涡流时)，由于整块金属的电阻很小，由于整块金属的电阻很小，故涡流往往很强，根据公式故涡流往往很强，根据公式PPII2 2RR知，知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金热功率的大小与电流的平方成正比，
3、故金属块的发热功率很大属块的发热功率很大5 5能量转化能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能如果金属块放在了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，最终转化为内能化为电能，最终转化为内能6 6涡流的危害、防止及利用涡流的危害、防止及利用(1)(1)涡流的危害涡流的危害
4、在各种电机、变压器中，涡流是非常有害在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的首先它会使铁芯的温度升高，从而危及的首先它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废；其次涡流发热要消耗额外的能量，使电废；其次涡流发热要消耗额外的能量，使电机、变压器的效率降低机、变压器的效率降低(2)(2)涡流的防止涡流的防止为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的一方面硅钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一
5、方钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减小了涡流的发热计算表明：涡流的损耗与硅片的一步减小了涡流的发热计算表明：涡流的损耗与硅片的厚度的平方成正比厚度的平方成正比线圈线圈(3)(3)涡流的利用涡流的利用用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度利用涡流冶炼金属的热量使金属熔化并达到很高的温度利用涡流冶
6、炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金为了增大涡流，杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金为了增大涡流，达到快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电流，达到快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电流，根据电磁感应定律，电流变化快，得到的感应电动势就根据电磁感应定律，电流变化快，得到的感应电动势就大，涡流就强家用电磁炉也是利用涡流工作的大，涡流就强家用电磁炉也是利用涡流工作的11定义定义闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电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
7、中就要受到磁场力的作用，根据楞次定流时，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，这就是电磁阻尼律，磁场力总是阻碍导体的运动，这就是电磁阻尼2 2应用应用电磁阻尼有不少应用例如：使用磁电式电表进行测电磁阻尼有不少应用例如：使用磁电式电表进行测量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取来，以便读数由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来为此，许多电表把线圈绕在闭
8、合的铝框上，当稳定下来为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置电气电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成的列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成的11定义定义磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，感应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，安培力使导体运动起来，电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动这种作用称为电磁驱动2
9、 2应用应用交流感应电动机交流感应电动机3 3电磁驱动的形成原因电磁驱动的形成原因如图，当蹄形磁铁转动时，穿如图，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁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，以阻碍磁通量就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈在安培力作用下的增加，因而线圈在安培力作用下会跟着一起转动起来会跟着一起转动起来楞次定律的
10、一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通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，从而方向转动，从而“阻碍阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释楞次定律来解释44电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动不不同同点点成因成因由于导体在磁场中运动而由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而
11、使导化而产生感应电流，从而使导体受到安培力体受到安培力效果效果安培力的方向与导体运动安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体运动方向相反，阻碍物体运动导体受安培力的方向与导体运导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动动方向相同，推动导体运动能量能量转化转化导体克服安培力做功，其导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，他形式的能转化为电能，最终转化为内能最终转化为内能由于电磁感应，磁场能转化为由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对转化为导体的机械能，从而对外做功外做功相同点相同点两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，
12、都是安培力阻两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动(1)(1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；遵循楞次定律；(2)(2)电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效果都是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，果都是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度导体的运动速度仍要小于磁场的运动速度.解 题 方 法 指 导对应学生用书对应学生用书P26 如图所示是高频焊接原理示意图线圈中
13、如图所示是高频焊接原理示意图线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少以下说法正工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少以下说法正确的是确的是()A A电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B B电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C C工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很
14、高是因为焊缝处的电阻小电阻小D D工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大电阻大【解析解析】电流的频率越高，待焊工件中磁通量的变电流的频率越高，待焊工件中磁通量的变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流II越大，所越大，所以电流热功率以电流热功率PPII2 2RR也越大，温度升高越快，待焊工也越大，温度升高越快，待焊工件中各处电流大小相等，但焊缝处电阻大，电流热功率件中各处电流大小相等，但焊缝处电阻大，电流热功率大，而其他部分电阻小，电流热功率小大，而其他部分电阻小，电流热功率小【答案答案】ADAD【方
15、法总结方法总结】(1)(1)分析涡流现象一般运用法拉第电磁感应定律分析涡流现象一般运用法拉第电磁感应定律和楞次定律和楞次定律(2)(2)导体内部可以等效为许多闭合电路导体内部可以等效为许多闭合电路(3)(3)金属内部发热的原理为电流的热效应金属内部发热的原理为电流的热效应答案：答案：D如图所示，在如图所示，在OO点正下方有一个具有理想边点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜球在界的磁场，铜球在A A点由静止释放，向右摆至最高点点由静止释放，向右摆至最高点B B，不考虑空气阻力，则下列说法正确的是不考虑空气阻力，则下列说法正确的是()A AA A、B B两点在同一水平线上两点在同一水平线上B BA
16、 A点高于点高于B B点点C CA A点低于点低于B B点点D D铜球将做等幅摆动铜球将做等幅摆动【分析分析】电磁阻尼现象中要抓住两点，一是金属能电磁阻尼现象中要抓住两点，一是金属能够自身形成闭合回路，二是磁通量要发生变化，形成涡够自身形成闭合回路，二是磁通量要发生变化，形成涡流，阻碍相对运动流，阻碍相对运动【解析解析】铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A A点点高于高于B B点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动故选点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动故选B.B.【答案答案
17、】B B【方法总结方法总结】电磁阻尼现象作为电磁感应现象的一个特例，可以用电磁阻尼现象作为电磁感应现象的一个特例，可以用电磁感应现象的规律分析，电磁感应现象的规律分析，“阻尼阻尼”也就是感应电流的效果也就是感应电流的效果阻碍相对运动，从而出现机械能向电能的转化电磁阻尼阻碍相对运动，从而出现机械能向电能的转化电磁阻尼现象的分析方法：现象的分析方法：(1)(1)运用楞次定律分析导体的受力运用楞次定律分析导体的受力情况；情况；(2)(2)运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能量转化情况动情况和能量转化情况如图所示，一个闭合的矩形金属框与如图所示，一个闭
18、合的矩形金属框与一根绝缘轻杆一根绝缘轻杆B B相连，轻杆上端相连，轻杆上端OO点是一个固定转轴，转点是一个固定转轴，转轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中央，线框平面与磁感线垂直现让线框沿垂直磁场方向摆央，线框平面与磁感线垂直现让线框沿垂直磁场方向摆动，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是动，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是()A A向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的向左摆动的过程中，受力方向向左；向右摆动的过程中，受力方向向右过程中，受力方向向右B B向左摆动的过程中，受力方向向右；向右摆动的向左摆动的过程中，受
19、力方向向右；向右摆动的过程中，受力方向向左过程中，受力方向向左C C向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向向左摆动的过程中，受力方向先向左后向右；向右摆动的过程中，受力方向先向右后向左右摆动的过程中，受力方向先向右后向左D D摆动过程中始终不受力摆动过程中始终不受力解析：解析：从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的变化是由线框和磁场间做相对运动引起的，因此感应电流的化是由线框和磁场间做相对运动引起的，因此感应电流的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动要阻碍相对运动，磁磁场总是阻碍线框相对磁场的运动要阻碍相对运动，磁场对线框因产生感应电流而产生的作用力场对线
20、框因产生感应电流而产生的作用力安培力一定安培力一定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向右，线框向右摆动时受力方向向左所以右，线框向右摆动时受力方向向左所以B B正确正确答案：答案：B B如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管挂有一光滑螺线管A A.在弧形轨道上高为在弧形轨道上高为hh的地方，无的地方，无初速释放一磁铁初速释放一磁铁B B(可视为质点可视为质点)，B B下滑至水平轨道时
21、下滑至水平轨道时恰好沿螺线管恰好沿螺线管A A的中心轴运动，设的中心轴运动，设A A、B B的质量分别为的质量分别为MM、mm，若最终，若最终A A、B B速度分别为速度分别为vA A、vB B.(1)(1)螺线管螺线管A A将向哪个方向运动？将向哪个方向运动？(2)(2)全过程中整个电路所消耗的电能全过程中整个电路所消耗的电能【分析分析】磁铁磁铁B B相对线圈运动产生电磁驱动作相对线圈运动产生电磁驱动作用，并且整个运动过程中能量守恒用，并且整个运动过程中能量守恒【解析解析】(1)(1)磁铁磁铁B B向右运动时，螺线管中产向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管生
22、感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A A向右运动向右运动【方法总结方法总结】电磁驱动现象是电磁感应现象中阻碍相对运动的又一电磁驱动现象是电磁感应现象中阻碍相对运动的又一个特例，正是这种作用实现了通过磁体的运动导致线圈向个特例，正是这种作用实现了通过磁体的运动导致线圈向同一方向运动的现象分析的依据仍旧是电磁感应的规律同一方向运动的现象分析的依据仍旧是电磁感应的规律和力学知识的结合电磁驱动的分析方法是：和力学知识的结合电磁驱动的分析方法是：(1)(1)运运用电磁感应定律分析产生电磁驱动的原因；用电磁感应定律分析产生电磁驱动的原因；(2)(2)运用楞运用楞次定律分析产生电磁驱动的力的方向
23、；次定律分析产生电磁驱动的力的方向；(3)(3)从受力角度从受力角度和能量角度分析导体的运动情况和能量角度分析导体的运动情况如图所示，矩形线圈放置在水平薄木如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极中两相邻磁极之板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极中两相邻磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A A先向左，后向右先向左，后向右B B先向左、后向右、再向左先向左、后向右、再向左C C一直向右一直向右D D一直向左一直向左
24、解析：解析：根据楞次定律的推广根据楞次定律的推广“来拒去留来拒去留”，当两磁铁靠，当两磁铁靠近线圈时，线圈中感应电流的磁场要阻碍其靠近，线圈有近线圈时，线圈中感应电流的磁场要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左；当磁铁远离时，向右移动的趋势，受木板的摩擦力向左；当磁铁远离时，线圈中感应电流的磁场要阻碍其远离，线圈仍有向右移动线圈中感应电流的磁场要阻碍其远离，线圈仍有向右移动的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故的趋势，受木板的摩擦力方向仍是向左的，故D D正确正确答案：答案：D D默 读 联 想 记 忆对应学生用书对应学生用书P27课 堂 巩 固 训 练对应学生用书对应学生用
25、书P281.1.以下关于涡流的说法中正确的是以下关于涡流的说法中正确的是()A A涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过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导体的磁通量变化而产生的B B涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流特殊电流C C涡流有热效应，但没有磁效应涡流有热效应，但没有磁效应D D在硅钢中不能产生涡流在硅钢中不能产生涡流解析：解析：根据涡流的产生原因知：涡流就是平时常见的根据涡流的产生原因知：涡流就是平时常见的感应电流，是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的，感应电流，是因为穿过导体的磁通量发
26、生变化而产生的，所以所以A A正确，正确，B B错误；涡流和其他电流一样，也有热效应错误；涡流和其他电流一样，也有热效应和磁效应，和磁效应，C C错误；硅钢的电阻率大，产生的涡流较小，错误；硅钢的电阻率大，产生的涡流较小，不是不能产生涡流，不是不能产生涡流，D D错误错误答案：答案：A A2.2.如图所示，金属小球如图所示，金属小球(铜球铜球)下端有通电的线下端有通电的线圈，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情况是(不计空气阻力不计空气阻力)()()A A做等幅振动做等幅振动B B做阻尼振动做阻尼振动C C振幅不断增大振幅不断
27、增大D D无法判定无法判定解析：解析：小球在通电线圈的磁场中运动，小球中产生涡小球在通电线圈的磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动而做阻尼流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动而做阻尼振动振动答案：答案：B B3 3如图所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在如图所示光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环平面上，环11竖直，环竖直，环2 2水平放置，均处于中间分割线水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是间分割线向右运动时，下列说法正确
28、的是()A A两环都向右运动两环都向右运动B B两环都向左运动两环都向左运动C C环环11静止，环静止，环2 2向右运动向右运动D D两环都静止两环都静止解析：解析：条形磁铁向右运动时，环条形磁铁向右运动时，环11中磁通量保持为中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止环零不变，无感应电流，仍静止环2 2中磁通量变化根据中磁通量变化根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2 2向右运动向右运动答案：答案：C C4.4.(2013(2013信阳高二检测信阳高二检测)如如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个
29、线圈圈abcdabcd，磁铁和线圈都可以绕，磁铁和线圈都可以绕OOOO轴轴转动，当磁铁按图示方向绕转动，当磁铁按图示方向绕OOOO轴转动，轴转动，线圈的运动情况是线圈的运动情况是()A A俯视，线圈顺时针转动，转速与俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同磁铁相同B B俯视，线圈逆时针转动，转速与俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同磁铁相同C C线圈与磁铁转动方向相同，但转线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速速小于磁铁的转速D D线圈静止不动线圈静止不动解析：解析：当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转通量的增加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速如果转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起速如果转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起“驱动驱动”作用的安培力将消失作用的安培力将消失答案：答案：C C为了巩固和提升所学内容，请使用为了巩固和提升所学内容，请使用“课后课后强化演练强化演练”。课 后 强 化 演 练对应学生用书课后对应学生用书课后P8
