山东省青岛国开中学高中物理 4.7 涡流 电磁阻尼和电磁驱动学案 新人教版选修3-2VIP免费

山东省青岛国开中学高中物理4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动学案新人教版选修3-2【学习目标】1．知道涡流是如何产生的。2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。3．通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因4．利用理论联系实际的方法加深理解涡流5．知道电磁阻尼和电磁驱动。【学习重点】涡流的产生原因和涡流的作用【学习难点】涡流的产生原因【自主学习展示】1、涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属块内产生状的感应电流。涡流的解释：当交变电流通过线圈时，穿过铁芯的不断变化，铁芯会产生图2.4-6-1中所示的涡流。块状铁芯的电流很强会使铁芯大量发热，浪费大量电能。2、涡流的防止和利用（1）涡流的防止把块状铁芯换成.解释：涂有绝缘层的薄硅钢片叠加的铁芯，在变化的磁场中，产生的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的很大，涡流大为减弱，又因为硅钢片比普通金属的大，可以进一步减小涡流损失，电动机和变压器的铁芯大都使用硅钢片。如图2.4-6-2所示（2）涡流的利用冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。如图2.4-6-3。3、电磁阻尼：当导体在磁场中做运动时,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,这种现象叫电磁阻尼。使电学测量仪表指针尽快停下来就是利用电磁阻尼。【27页思考与练习】4、电磁驱动：如果相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用叫电磁驱动。交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。总结：感应电流受的的安培力总是导体与磁场间的相对运动。【27页演示】1图2.4-6-3图2.4-6-1图2.4-6-2【疑难、困惑】【课堂问题探究】课堂展示与点拨一、涡流的热效应当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。1．应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。实际上,一般使用高频交流电激发涡流。如：A．高频焊接：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（涡电流）。由于焊缝处的接触很大，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。我国产生的自行车架就是用这种方法焊接的。B．高频感应炉高频感应炉利用涡流来熔化金属。图是冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢．C．电磁炉电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过产生磁场，当磁场内的磁感线通过铁质锅底时会产生无数的涡流使锅的本身自行快速发热，然后再作用于锅内食物。这种最新的加热方式，能减少热量传递的中间环节，可大大提升制热效率，比传统炉具（电炉、气炉）节省能源一半以上。2．控制：导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁．为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的叠压而成。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的电动势较，再由于这种薄片材料的电阻率，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。二、涡流的磁效应1．电磁阻尼现象：把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中，当电磁铁未通电时，摆要往复多次，摆才能停止下来．如果电磁铁通电，磁场在摆动的铜板中产生。涡流受磁场作用力的方向与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼，摆很快就能停止下来。这种现象称为电磁阻尼。2．应用：电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一...