1、第四章电磁感应一、涡流 问题设计1.如图1所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？知识探究答案根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场会在其周围空间产生感生电场，感生电场对导体中的自由电荷产生的电场力会使电荷定向移动，从而形成电流.图12.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图2所示.请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？答案有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，感生电场在铁块中产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.要点提炼1.定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于 ，在附近导体中产
2、生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做 .2.决定因素：磁场变化越快(越大)，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.电磁感应涡流大小3.应用：、机场安检等.4.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.可增大铁芯材料的 、用相互绝缘的 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯.真空冶炼探测地雷电阻率硅钢片二、电磁阻尼和电磁驱动 问题设计1.电磁阻尼弹簧上端固定，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(如图3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.图3
3、 取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？在运输中，用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。2.电磁驱动 一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.图4根据以上现象，回答下列问题：(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？答案变化.(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转
4、动速度相同吗？答案线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.要点提炼1.电磁阻尼(1)定义：当 时，感应电流会使导体受到 ，安培力的方向总是 导体的运动，这种现象称为 .(2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能.所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数.导体在磁场中运动安培力阻碍电磁阻尼2.电磁驱动(1)定义：如果 转动，在导体中会产生 ，感应电流使导体受到安培力的作用，使导体运动起来，这种作用常称为电磁驱动.注意：电磁驱动中导体的运动速度要 磁场的运动速度.(2)应用：电磁驱动中导体受安培力
5、的方向与导体运动方向，做功，导体运动，电能转化为机械能.所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机.磁场相对于导体感应电流安培力小于相同安培力推动3.电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为 相对运动.阻碍典例精析一、涡流的理解与应用例1如图5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电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是()AD图5针对训练光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图6所示，抛物线的方程是yx2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直
6、线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上yb(ba)处以初速度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()二、对电磁阻尼的理解例2如图7所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动.如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？三、对电磁驱动的理解例3位于光滑水平面上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8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
7、课堂要点小结1.(涡流的理解)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做匀速运动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自我检测解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确.答案D2.(涡流的应用)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流
8、，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警.以下关于这个安检门的说法正确的是()A.这个安检门也能检查出毒品携带者B.这个安检门只能检查出金属物品携带者C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出 金属物品携带者D.这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了 电流的磁效应3.(电磁阻尼的理解与应用)如图9所示，条形磁铁用细线悬挂在O点.O点正下方固定一个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是()图9A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D.磁铁所受到的感应电
9、流对它的作用力有时是阻力有时 是动力解析磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向的感应电流(从上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向的感应电流(从上面看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确.答案C4.(电磁驱动的理解与应用)如图10所示，磁极远离和靠近圆环时产生的现象正确的是()图10A.图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B.图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C.用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动D.用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥解析根据楞次定律，感应电流在回路中产生的磁通量总是反抗(或阻碍)原磁通量的变化，所以用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥；由于B环不是闭合回路，因此没有感应电流.答案D
