1、7.涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流、电磁阻尼和电磁驱动学 基础导学一、涡流一、涡流很强很强很多很多真空冶炼炉真空冶炼炉探雷器探雷器安检门安检门4防止防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过：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，损坏电器大而导致浪费能量，损坏电器(1)途径一：增大铁芯材料的途径一：增大铁芯材料的_(2)途径二：用相互绝缘的途径二：用相互绝缘的_叠成的铁芯代替整块叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯硅钢铁芯电阻率电阻率硅钢片硅钢片二、电磁阻尼二、电磁阻尼阻碍导体的运动阻碍导体的运动 1概念：概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电磁场相对于导体转动时，导体中产生
2、感应电流，感应电流使导体受到流，感应电流使导体受到_的作用，的作用，_起起来来2应用：应用：交流感应电动机交流感应电动机三、电磁驱动三、电磁驱动安培力安培力使导体运动使导体运动讲 要点例析 涡流现象分析涡流现象分析本质本质电磁感应现象电磁感应现象条件条件穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路可自行构成闭合回路特点特点整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大产生产生(1)块状金属放在变化的磁场中；块状金属放在变化的磁场中；(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动块状金属进出磁场或在非匀强磁场
3、中运动如图是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交如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？的热量越多？解析：解析：交变电流的频率越高，它产生的磁场的变化就越
4、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，所以交变电流的频率越高，焊缝处放出的热量越多正比，所以交变电流的频率越高，焊缝处放出的热量越多解析：解析：产生涡流的条件是穿过金属块的磁通量发生变产生涡流的条件是穿过金属块的磁通量发生变化，对化，对A、B、C给出的三种情况，穿过金属块的磁通量不发给出的三种情况，穿过金属块的磁通量不发生变化所以不产生涡流；把金属块放在变化的磁场中时，穿生变
5、化所以不产生涡流；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，故过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，故D正确正确答案：答案：D 电磁阻尼和电磁驱动的比较电磁阻尼和电磁驱动的比较项目项目比较内容比较内容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由于导体在磁场中运动而产生感应电流而产生感应电流由于磁场运动引起磁通量由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流的变化而产生感应电流效果效果安培力的方向与导体运安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体动方向相反，阻碍导体运动运动导体所受安培力的方向与导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体
6、运动方向相同，推动导体运动导体运动能量能量转化转化导体克服安培力做功，导体克服安培力做功，其他形式能转化为电其他形式能转化为电能，最终转化为内能能，最终转化为内能磁场能转化为电能，通过磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为安培力做功，电能转化为导体的机械能导体的机械能相同点相同点两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动碍导体与磁场间的相对运动弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁将弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁将磁铁托到某一高度后放开，磁铁能振动较长一段时磁铁托到某一高度后放开，磁铁能振动较长一段时间才停下来如果在磁铁下端放
7、一个固定的闭合线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圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图所示如图所示)，磁铁就会，磁铁就会很快停下来解释这个现象，并说明此现象中的能很快停下来解释这个现象，并说明此现象中的能量转化情况量转化情况解析：解析：当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会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，也就是磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线圈受到的安开，也就是磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线圈受到的安培力阻碍，克服阻力需要做的功增多，振动
8、时机械能的损失增培力阻碍，克服阻力需要做的功增多，振动时机械能的损失增快，因而会很快停下来机械能的转化情况可表示如下：快，因而会很快停下来机械能的转化情况可表示如下：解析：解析：答案：答案：A做一做做一做教材教材P27取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况用导线把微安表的正、负两个接线柱连在一起，再次晃情况用导线把微安表的正、负两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解释这种差别？释这种差别？【点拨】【点拨】用导线把微安表的两个接线柱连在
9、一起后，用用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，用手晃动表壳，表针的摆动幅度大大减小，因为用导线把微安表手晃动表壳，表针的摆动幅度大大减小，因为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碍它们的相对运动4涡流在生活中的应用涡流在生活中的应用在现代家庭的厨房中，电磁炉如图甲是人们非在现代家庭的厨房中，电磁炉如图甲是人们非常青睐的炊具，它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁常青睐的炊具，它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生等特点利用以下材料并结合已学习的电磁学知识分析、卫生等特点利用以下材料并
10、结合已学习的电磁学知识分析、讨论电磁炉的工作原理和使用过程中遇到的问题讨论电磁炉的工作原理和使用过程中遇到的问题如图乙所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉子的内部如图乙所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁炉上面的铁质炉上面的铁质(或钢质或钢质)锅底内产生感应电流由于锅底有电锅底内产生感应电流由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效应，这些热能便能起到阻，所以感应电流又会在
11、锅底产生热效应，这些热能便能起到加热食物的作用因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电加热食物的作用因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用适合流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用适合放在电磁炉上烹饪的器具有：不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁放在电磁炉上烹饪的器具有：不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有：陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅；不适用的有：陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等锅等结合以上材料分析以下问题：结合以上材料分析以下问题：(1)在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有在电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(
12、回答三回答三个即可个即可)：_；_；_.(2)电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是电磁炉的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_(3)如果在锅和电磁炉中间放一纸板，电磁炉还能起到加如果在锅和电磁炉中间放一纸板，电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？热作用吗？为什么？解析：解析：(1)电流的磁效应电流的磁效应(或电生磁或电生磁)；电磁感应现象电磁感应现象(或磁生电或磁生电)；电流的热效应电流的热效应(或焦耳定律或焦耳定律)(2)陶瓷和玻璃是绝缘体，不能产生感应电流电阻率陶瓷和玻璃是绝缘体，不能产生感应电流电阻率小，
13、电热少，效率低小，电热少，效率低(3)能起到加热作用，因为线圈产生的磁场能穿透纸板到能起到加热作用，因为线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用用练 随堂演练1下列关于涡流的说法中正确的是下列关于涡流的说法中正确的是 ()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的磁通量变化而产生的 B涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流电流C涡流有热效应，但没有磁效应涡流有热效应，但
14、没有磁效应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：涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路它既有热效应，也有磁效只不过是由金属块自身构成回路它既有热效应，也有磁效应，所以应，所以A正确，正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，错误；硅钢中产生的涡流较小，D错错误误答案：答案：A2下列应用与涡流有关的是下列应用与涡流有关的是()A家用电磁炉家用电磁炉B家用微波炉家用微波炉C真空冶炼炉真空冶炼炉D探雷器探雷器解析：解析：家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应工家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应工作，探雷器利用
15、涡流的磁效应工作，而微波炉利用高频电滋波作，探雷器利用涡流的磁效应工作，而微波炉利用高频电滋波工作工作答案：答案：ACD3一块铜片置于如图所示的磁场中，如果用力把这铜片一块铜片置于如图所示的磁场中，如果用力把这铜片从磁场拉出或把它进一步推入，在这两个过程中有关磁场对铜从磁场拉出或把它进一步推入，在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力，下列叙述正确的是片的作用力，下列叙述正确的是()A拉出时受到阻力拉出时受到阻力B推入时受到阻力推入时受到阻力C拉出时不受磁场力拉出时不受磁场力D推入时不受磁场力推入时不受磁场力解析：解析：铜片无论被拉出还是被推入，由于电磁感应，铜铜片无论被拉出还是被推入，由于电磁感
16、应，铜片中都会产生感应电流，所受安培力阻碍相对运动，产生电磁片中都会产生感应电流，所受安培力阻碍相对运动，产生电磁阻尼效果，所以阻尼效果，所以A、B正确正确答案：答案：AB解析：解析：硅钢材料的电阻率大，再采用薄硅钢片叠压在一硅钢材料的电阻率大，再采用薄硅钢片叠压在一起代替整块硅钢，增大了铁芯中的电阻，阻断了涡流回路，变起代替整块硅钢，增大了铁芯中的电阻，阻断了涡流回路，变压器工作时产生的涡流发热就少，减少了电能转化为铁芯的内压器工作时产生的涡流发热就少，减少了电能转化为铁芯的内能，提高了效率，所能，提高了效率，所A、D正确正确答案：答案：AD解析：解析：当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电当磁铁转动时，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是使其流产生，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，以减小磁通量的增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速加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速答案：答案：C谢谢观看！谢谢观看！
