2022年第七节：涡流导学案.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理 优秀资源第七节：涡流导学案【学习目标】（1）、知道涡流是如何产生的（2）、知道涡流的利与弊,以及如何利用和防止涡流（3）、通过旧学问分析新问题弄清涡流的产生缘由（3）、利用理论联系实际的方法加深懂得涡流【学习重点】涡流的产生缘由和涡流的作用【学习难点】涡流的产生缘由【学习方法】 试验法、探究法【学习过程】一、知能预备1涡流概念 : 2涡流产生缘由 : 3涡流的利用与掌握1利用 2掌握 4电磁驱动原理 : 二、 疑难分析 : 一涡流 1、定义：块状金属放在变化的磁场中,或让它在磁场中运动,金属块内有感应电场产生,从而形成闭 合回路,这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流,所以叫做涡电流；“ 涡电流”简称涡流；2、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；应用 1：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 A高频焊接：,一般使用高频沟通电激发涡流；如图：线圈中通以高频沟通电时,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,线圈通上高频交变电流,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名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理 优秀资源 法速度快,温度简单掌握,并能防止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纳磁场感应涡加流加热原理,利用电流通过线圈产生磁场,当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生很多的涡流是锅的本身自行高 速发热,然后再作用于锅内食物；这种最新的加热方式,能削减热量传递的中 间环节, 可大大提升制热效率,比传统炉具 （电炉、气炉）节约能源一半以上；应用 2：导体在非匀称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；涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何外形、导体的磁导率和电导率等因素 有关；为了减小涡流造成的热损耗,电机和变压器的铁芯常采纳多层彼此绝缘的硅钢片迭加而成 材料 采纳硅钢以增加电阻 ；这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物；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,这些回路中的净电动势较小,回路的长度较大,再由于这种薄片材料的电阻率大,这样就可以显著地减小涡流损耗；所以, 沟通电机、 电器中广泛采纳叠片铁心；二涡流的磁效应电磁阻尼1电磁阻尼现象把导体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,摆才能停止下来假如电磁铁通电,磁场在摇摆的导体中产生感应电流；导体 受磁场作用力的方向与摇摆方向相反,总是阻碍导体的运动,摆很快就能停止 下来；这种现象称为电磁阻尼；（课本 P27 摸索与争论及做一做）2应用：电磁外表中的电磁阻尼器就是依据涡流磁效应制作的,在磁电式测量外表中,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,铝框随线圈指针一起在磁场中转动,这时铝框内 产生的涡流将受到磁场作用力,抑止指针的摇摆,使指针较快地稳固在指示位置上；此外,电气机车的 电磁制动器也是依据这一效应制作的； 三 涡流的机械效应-电磁驱动假如磁场相对于导体运动,导体中产生感应电流；导体受磁场作用力,会运动起来,这种作用称为“ 电磁驱动”； 如：沟通感应电动机；三、 方法点拨 :涡流是由于变化的磁场产生电场,这种电场称为涡旋电场,这时涡旋电场力可以在整块金属内部引起涡电流；因此涡流的大小取决于回路电阻和磁场变化率 四、典型例题 : 【例题 1】用丝线悬挂闭合金属环,悬于O 点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场；金属环的摇摆会很快停下来；试说明这一现象； 如整个空间都有向外的匀强磁场,会有这种现象吗？【同类变式】 如下列图, 挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动,就：（）A磁铁的振幅不变 B磁铁做阻尼振动C线圈中有逐步变弱的直流电 D 线圈中逐步变弱的沟通电假如空气阻力不计,【例题 2】如下列图, abcd 是一闭合的小金属线框,用一根绝缘的细杆挂在固定 点 O,使金属线框在竖直平面内来回摇摆的过程穿过水平方向的匀强磁场区域,名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理优秀资源 磁感线方向跟线框平面垂直,如悬点摩擦和空气阻力不计,就A.线框进入或离开磁场区域时,都产生感应电流,而且电流的方向相反 B.线框进入磁场区域后,越靠近 OO 线时速度越大,因而产生的感应电流也越大 C.线框开头摇摆后,摆角会越来越小,摆角小到某一值后将不再减小 D.线框摇摆过程中,机械能完全转化为线框电路中的电能【基础达标】 ：1如下列图,水平方向的磁场垂直于光滑曲面,闭合小金属环从高面的另一侧上升,就 h h A如是匀强磁场,环在左侧上升的高度小于B如是匀强磁场,环在左侧上升的高度大于h C如是非匀强磁场,环在左侧上上升度等于h D如是非匀强磁场,环在左侧上升的高度小于2、电磁炉（或电磁灶）是采纳电磁感应原理产生涡流加热的,h 的曲面上端无初速滑下,又沿曲它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场,当变化的磁场通过含铁质锅的底部时,即会产生很多之小涡流,使锅体本身自行高速升温,然后再加热锅内食物；电磁炉工作时产生的电磁波,完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸取,不会泄漏,对人体健康无危害；关于电磁炉,以下说法中正确选项：A. 电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B. 电磁炉是利用变化的磁场产生涡流,使含铁质锅底快速升温,进而对锅内食物加热的C.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的3、如下列图,在水平通电直导线的正下方,有一半圆形光滑弧形轨道,一导体圆环自轨道右侧的 P点无初速度滑下,以下判定正确选项：（）A圆环中将有感应电流产生B圆环能滑到轨道左侧与 P点等高处C圆环最终停到轨道最低点D圆环将会在轨道上永久滑动下去4、如下列图,是称为阻尼摆的示意图在轻质杆上固定一金属薄片,轻质杆可绕上端 O 为轴在竖直平面内转动,一水平磁场穿过金属薄片当薄片是一整块时和开有很多槽时 如虚线所示 ,使它们都从偏离竖直方向的同一位置释放,两者摇摆情形有何不同？为什么？5、. 在水平放置的光滑导轨上,沿导轨固定一个条形磁铁,如图5所示；现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙,使它们从导轨上的A点以某一初速向磁铁滑去；各物块在向磁铁运动的过程中（）A都做匀速运动 B 甲、乙做加速运动C甲、乙做减速运动 D乙、丙做匀速运动【才能提高】 ：6、光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如下列图,抛物线的方程是y=x 2,下.一个小金属第 3 页,共 5 页半部处在一个水平方向的匀强磁场中,磁场的上边界是y=a 的直线（图中的虚线所示）金属块从抛物线上y=bb>a处以速度 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多少. 名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理 优秀资源7、地球是一个庞大的磁体,具有金属外壳的人造地球卫星围绕地球做匀速圆周运动,如不能忽视所经之处地磁场的强弱差别,就 A. 运行速率将越来越小 B运行周期将越来越小 C. 轨道半径将越来越小 D向心加速度将越来越小8、如下列图, A 、B 为大小、 外形均相同且内壁光滑,但用不同材料制成的圆管,竖直固定在相同高度；两个相同的磁性小球,同时从 A 、B 管上端的管口无初速释放,穿过 A 管比穿过 B 管的小球先落到地面；下面对于两管的描述这可能正确选项：（）A、 A 管是用塑料制成的,B 管是用铜制成的；B、A 管是用铝制成的,B 管是用胶木制成的；C、A 管是用胶木制成的,B 管是用塑料制成的；A B D、 A 管是用胶木制成的,B 管是用铝制成的；9、横截面积 S=0.2 m 2、n=100 匝的圆形线圈 A 处在如下列图的磁场内,磁感应强度变化率为 0.02 T/s.开头时 S 未闭合, R1=4 ,R2=6 ,C=30 F,线圈内阻不计,求：（1）闭合 S 后,通过 R2 的电流的大小；（2）闭合 S 后一段时间又断开,问S断开后通过R2 的电荷量是多少. 答案1、D 2、C 3、AC 4、开有很多槽后 ,使得回路电阻变大时能摇摆较长时间才停下5、C 6、Qmgb-a1mv227、BC 8、B , 大幅减小涡流；这样,整块时摇摆几次很快会停下,开有很多槽名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 5 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师整理优秀资源第 5 页,共 5 页9、解：（1）磁感应强度变化率的大小为B =0.02 T/s t,B逐步减弱,所以 E=nSB=100× 0.02 × 0.2 V=0.4 V tI =R 1ER 204. A=0.04 A ,方向从上向下流过R2. 46（2）R2两端的电压为U2=R 1R 2R 2E466× 0.4 V=0.24 V 所以 Q=CU2=30× 10-6× 0.04 C=7.2 × 10-6 C.名师归纳总结 - - - - - - -