（浙江专用）高中物理 第四章 电磁感应（第7课时）涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件 新人教选修32.ppt

第第7课时课时涡涡流、流、电电磁阻尼和磁阻尼和电电磁磁驱动驱动2021/8/11 星期三1 研究学考研究学考把握考情把握考情知知识识内容内容涡涡流、流、电电磁阻尼和磁阻尼和电电磁磁驱动驱动考考试试要求要求加加试试b教学要求教学要求1.了解了解涡涡流流产产生的原因，知道生的原因，知道涡涡流的本流的本质质是感是感应电应电流流2了解了解电电磁阻尼和磁阻尼和电电磁磁驱动现驱动现象象3了解了解涡涡流的流的应应用和减小用和减小涡涡流危害的方法流危害的方法说说明明不要求解不要求解释电释电磁磁驱动驱动和和电电磁阻尼磁阻尼现现象象2021/8/11 星期三2知识点一涡流知识点一涡流基基 础础 梳梳 理理1定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有 的电流时，变化的电流会产生变化的的电流时，变化的电流会产生变化的 ，变化的磁，变化的磁场穿过场穿过 ，整个铁芯会自成回路，产生，整个铁芯会自成回路，产生 ，这种，这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。涡流。2应用应用(1)涡流热效应的应用，如涡流热效应的应用，如 。(2)涡流磁效应的应用，如涡流磁效应的应用，如 。变变化化磁磁场场铁铁芯芯感感应电应电流流真空冶真空冶炼炼炉炉探雷器探雷器2021/8/11 星期三33防防止止：电电动动机机、变变压压器器等等设设备备中中应应防防止止涡涡流流过过大大而而导导致致浪浪费费能量，能量，损损坏坏电电器。器。(1)途径一：增大途径一：增大铁铁芯材料的芯材料的 。(2)途径二：用互相途径二：用互相绝缘绝缘的的 叠成的叠成的铁铁芯代表整芯代表整块块硅硅钢钢铁铁芯。芯。电电阻率阻率硅硅钢钢片片2021/8/11 星期三4 要要 点点 精精 讲讲1对涡流的理解：对涡流的理解：(1)本质：电磁感应现象。本质：电磁感应现象。(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。成闭合回路。(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大。故特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大。故金属块的发热功率很大。金属块的发热功率很大。2产生涡流的两种情况：产生涡流的两种情况：(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中运动。2021/8/11 星期三53产产生生涡涡流流时时的能量的能量转转化：伴随着化：伴随着涡涡流流现现象，其他形式的能象，其他形式的能转转化成化成电电能最能最终终在金属在金属块块中中转转化化为为内能。例如，金属内能。例如，金属块块放在了放在了变变化的磁化的磁场场中，中，则则磁磁场场能能转转化化为电为电能，最能，最终转终转化化为为内能；如内能；如果是金属果是金属块进块进出磁出磁场场或在非匀或在非匀强强磁磁场场中运中运动动，则则由于克服安由于克服安培力做功，金属培力做功，金属块块的机械能的机械能转转化化为电为电能，最能，最终转终转化化为为内能。内能。2021/8/11 星期三6图图12021/8/11 星期三72021/8/11 星期三8名师点睛部分同学在处理此题时误认为金属最终停在名师点睛部分同学在处理此题时误认为金属最终停在O点，原点，原因是没有认识到金属块只在进出磁场时产生焦耳热，当金属块因是没有认识到金属块只在进出磁场时产生焦耳热，当金属块整体在磁场中运动时，不产生涡流，所以不损失机械能。整体在磁场中运动时，不产生涡流，所以不损失机械能。2021/8/11 星期三9知识点二电磁阻尼和电磁驱动知识点二电磁阻尼和电磁驱动基基 础础 梳梳 理理1电磁阻尼电磁阻尼(1)定义：当导体在磁场中运动时，定义：当导体在磁场中运动时，电流会使导体受到安电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是培力，安培力的方向总是 导体的运动。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。读数。2电磁驱动电磁驱动(1)定义：磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，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感应电流使导体受到 的作用，使导体运动起来。的作用，使导体运动起来。(2)应用：交流感应电动机。应用：交流感应电动机。感感应应阻碍阻碍安培力安培力2021/8/11 星期三10要要 点点 精精 讲讲要点要点1电磁阻尼的产生原理和应用电磁阻尼的产生原理和应用(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。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。存在电磁阻尼作用。2021/8/11 星期三11(2)应应用用举举例：使用磁例：使用磁电电式式电电表表进进行行测测量量时时，总总希望指希望指针摆针摆到所到所示示值值的位置的位置时时便迅速地便迅速地稳稳定下来，以便定下来，以便读读数。由于指数。由于指针转轴针转轴的的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线线圈及指圈及指针针将会在所示将会在所示值值附近来回附近来回摆动摆动，不易，不易稳稳定下来。定下来。为为此，此，许许多多电电表把表把线线圈圈绕绕在在闭闭合的合的铝铝框上，当框上，当线线圈圈摆动时摆动时，在，在闭闭合的合的铝铝框中将框中将产产生感生感应电应电流，流，从而从而获获得得电电磁阻尼，以使磁阻尼，以使线线圈迅速圈迅速稳稳定在所示定在所示值值的位置。的位置。电电气气列列车车中的中的电电磁制磁制动动器也是根据器也是根据电电磁阻尼磁阻尼这这一原理制成的。一原理制成的。2021/8/11 星期三12【例例2】如如图图2所所示示，条条形形磁磁铁铁用用细细线线悬悬挂挂在在O点点。O点点正正下下方方固固定定一一个个水水平平放放置置的的铝铝线线圈圈。让让磁磁铁铁在在竖竖直直面面内内摆摆动动，下下列列说法中正确的是说法中正确的是 ()A磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次次B磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用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磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力的作用力始终是阻力D磁铁所受到的感应电流对它磁铁所受到的感应电流对它的作用力是阻力，有时是动力的作用力是阻力，有时是动力图图22021/8/11 星期三13解解析析磁磁铁铁向向下下摆摆动动时时，根根据据楞楞次次定定律律，线线圈圈中中产产生生逆逆时时针针方方向向的的感感应应电电流流(从从上上面面看看)，并并且且磁磁铁铁受受到到感感应应电电流流对对它它的的作作用用力力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次次定定律律，线线圈圈中中产产生生顺顺时时针针方方向向的的感感应应电电流流(从从上上面面看看)，磁磁场场受受感感应应电电流流对对它它的的作作用用力力仍仍为为阻阻力力，阻阻碍碍它它远远离离，所所以以磁磁场场在在左左右右摆摆动动一一次次过过程程中中，电电流流方方向向改改变变3次次，感感应应电电流流对对它它的的作作用用力力始终是阻力，只有始终是阻力，只有C项正确。项正确。答案答案C名名师师点点睛睛电电磁磁感感应应现现象象中中感感应应电电流流所所受受的的安安培培力力总总是是阻阻碍碍导导体和磁场间的相对运动。体和磁场间的相对运动。2021/8/11 星期三14要点要点2对电磁驱动原理的分析对电磁驱动原理的分析当当蹄蹄形形磁磁铁铁转转动动时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量就就发发生生变变化化，例例如如，线线圈圈处处于于图图3所所示示的的初初始始位位置置时时，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量为为0，蹄蹄形形磁磁铁铁一一转转动动，穿穿过过线线圈圈的的磁磁通通量量就就增增加加了了。根根据据楞楞次次定定律律，此此时时线线圈圈中中就就有有感感应应电电流流产产生生，以以阻阻碍碍磁磁通通量量的的增增加加，因因而而线圈会跟着一起转动起来。线圈会跟着一起转动起来。线圈转动的方向与磁铁转动的方向线圈转动的方向与磁铁转动的方向相同，但转速小于磁铁的转速，即相同，但转速小于磁铁的转速，即同向异步。同向异步。图图32021/8/11 星期三15图图42021/8/11 星期三16解解析析当当磁磁铁铁逆逆时时针针转转动动时时，相相当当于于磁磁铁铁不不动动而而线线圈圈顺顺时时针针旋旋转转切切割割磁磁感感线线，线线圈圈中中产产生生交交变变电电流流，故故选选项项C正正确确，选选项项D错错误误；由由楞楞次次定定律律的的推推广广含含义义可可知知，线线圈圈将将与与磁磁铁铁同同向向转转动动，但但转转动动的的角角速速度度一一定定小小于于磁磁铁铁转转动动的的角角速速度度。如如果果两两者者的的角角速速度度相相同同，磁磁感感线线与与线线圈圈处处于于相相对对静静止止，线线圈圈不不切切割割磁磁感感线线，无无感感应电流产生，故选项应电流产生，故选项A错误，选项错误，选项B正确。正确。答案答案BC名名师师点点睛睛从从楞楞次次定定律律的的推推广广含含义义知知，线线圈圈的的运运动动可可以以阻阻碍碍两两者者间间的的相相对对运运动动，所所以以其其角角速速度度必必小小于于磁磁铁铁转转动动的的角角速速度度，否否则就不是阻碍而是阻止。则就不是阻碍而是阻止。2021/8/11 星期三171下列关于下列关于涡涡流的流的说说法正确的是法正确的是()A涡涡流流跟跟平平时时常常见见的的感感应应电电流流一一样样，都都是是因因为为穿穿过过导导体体的的磁通量磁通量变变化而化而产产生的生的B涡涡流流不不是是感感应应电电流流，而而是是一一种种有有别别于于感感应应电电流流的的特特殊殊电电流流C涡涡流有流有热热效效应应，但没有磁效，但没有磁效应应D在硅在硅钢钢中不能中不能产产生生涡涡流流2021/8/11 星期三18解解析析涡涡流流本本质质上上是是感感应应电电流流，是是导导体体自自身身构构成成回回路路，在在穿穿过过导导体体的的磁磁通通量量变变化化时时产产生生的的，选选项项A正正确确，选选项项B错错误误；涡涡流流不不仅仅有有热热效效应应，同同其其他他电电流流一一样样也也有有磁磁效效应应，选选项项C错错误误；硅硅钢钢电电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，选项阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，选项D错误。错误。答案答案A2021/8/11 星期三192关于关于电电磁磁驱动驱动，下列，下列说说法正确的是法正确的是()A磁磁场场相相对对于于导导体体转转动动时时，导导体体中中会会产产生生感感应应电电流流，感感应应电电流流使使导导体体受受到到安安培培力力的的作作用用，安安培培力力使使导导体体运运动动起起来来，这这种作用称种作用称为电为电磁磁驱动驱动B在在电电磁磁驱驱动动的的过过程程中中，通通过过安安培培力力做做功功使使电电能能转转化化为为导导体的机械能体的机械能C在在电电磁磁驱驱动动中中，主主动动部部分分与与被被动动部部分分的的运运动动(或或转转动动)方方向相反向相反D电电磁磁驱驱动动是是由由于于磁磁场场运运动动引引起起磁磁通通量量变变化化而而产产生生感感应应电电流，从而使流，从而使导导体受到安培力的作用而运体受到安培力的作用而运动动2021/8/11 星期三20解解析析根根据据电电磁磁驱驱动动的的定定义义可可知知，选选项项A、B、D正正确确；在在电电磁磁驱驱动动中中，主主动动部部分分与与被被动动部部分分的的运运动动(或或转转动动)方方向向相相同同，且且被被动动部分的速度部分的速度(或角速度或角速度)较小，选项较小，选项C错误。错误。答案答案ABD2021/8/11 星期三213关于关于电电磁阻尼，下列磁阻尼，下列说说法正确的是法正确的是()A当当导导体体在在磁磁场场中中运运动动时时，感感应应电电流流会会使使导导体体受受到到安安培培力力，安培力的方向安培力的方向总总是阻碍是阻碍导导体运体运动动的的现现象称象称为电为电磁阻尼磁阻尼B磁磁电电式式仪仪表表正正是是利利用用电电磁磁阻阻尼尼的的原原理理使使指指针针迅迅速速停停下下来来，从而便于从而便于读读数数C电电磁磁阻阻尼尼是是导导体体因因感感应应电电流流受受到到的的安安培培力力对对导导体体做做负负功功，阻碍阻碍导导体运体运动动D电电磁磁阻阻尼尼现现象象实实质质上上不不是是电电磁磁感感应应现现象象，但但分分析析时时同同样样遵循楞次定律遵循楞次定律2021/8/11 星期三22解解析析根根据据电电磁磁阻阻尼尼的的定定义义知知，选选项项A、B、C正正确确；电电磁磁阻阻尼尼现现象象实实质质上上是是电电磁磁感感应应现现象象，分分析析时时不不仅仅遵遵循循楞楞次次定定律律，同同样样也遵循法拉第电磁感应定律，选项也遵循法拉第电磁感应定律，选项D错误。错误。答案答案ABC2021/8/11 星期三234(2020西西安安中中学学测测试试)甲甲、乙乙两两个个完完全全相相同同的的铜铜环环可可绕绕固固定定轴轴OO旋旋转转，当当给给以以相相同同的的初初始始角角速速度度开开始始转转动动后后，由由于于阻阻力力，经经相相同同的的时时间间后后便便停停止止；若若将将环环置置于于磁磁感感应应强强度度为为B且且大大小小相相同同的的匀匀强强磁磁场场中中，甲甲环环的的转转轴轴与与磁磁场场方方向向平平行行，乙乙环环的的转转轴轴与与磁磁场场方方向向垂垂直直，如如图图5所所示示，当当甲甲、乙乙两两环环同同时时以以相相同同的角速度开始的角速度开始转动转动后，后，则则下列判断正确的是下列判断正确的是 ()A甲甲环环先停先停B乙乙环环先停先停C两两环环同同时时停下停下D无法判断两无法判断两环环停止的先后停止的先后顺顺序序图图52021/8/11 星期三24解解析析乙乙环环产产生生感感应应电电流流，机机械械能能不不断断转转化化为为内内能能，而而甲甲环环不不产生感应电流，故乙环先停下来，选项产生感应电流，故乙环先停下来，选项B正确。正确。答案答案B2021/8/11 星期三25演讲完毕，谢谢观看！2021/8/11 星期三262021/8/11 星期三27