高中物理 4.10 涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案 新人教版选修3-2-新人教版高二选修3-2物理学案VIP免费

涡流、电磁阻尼和电磁驱动[目标定位]1.了解涡流是怎样产生的及涡流现象的利用和危害.2.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用.3.了解电磁阻尼和电磁驱动．一、涡流1．定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流．2．应用(1)涡流热效应的应用，如真空冶炼炉．(2)涡流磁效应的应用，如探雷器．3．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．(1)途径一：增大铁芯材料的电阻率．(2)途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．二、电磁阻尼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．2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数．三、电磁驱动1．定义：磁场相对于导体转动时，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，使导体运动起来．2．应用：交流感应电动机．一、对涡流的认识1．涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律．2．磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．例1对变压器和电动机等中涡流的认识，以下说法正确的是()A．涡流会使铁芯温度升高，减少线圈绝缘的寿命B．涡流发热，要损耗额外的能量C．为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯D．涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用解析变压器和电动机中产生的涡流会使温度升高消耗能量，同时会减少线圈绝缘的寿命，A、B正确；变压器和电动机的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯是为了增加电阻，减小电流，减少产生的热量，C错误；涡流产生于铁芯中，对原电流无阻碍作用，D错误．故选A、B.答案AB1二、对电磁阻尼的理解1．产生：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安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼．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．2．应用举例：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，从而获得电磁阻尼，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原理制成的．例2如图1所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面内摆动，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？图1解析没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆动，因此铜片很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动多次后才停止摆动．答案见解析三、对电磁驱动的理解电磁驱动与电磁阻尼的区别与联系1．电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动；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．2．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，电能转化为导体的机械能而对外做功；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．3．电磁驱动与电磁阻尼中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度．例3如图2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()图2A．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．线圈将顺时针转动，转速比磁铁大2D．线圈将顺时...