《涡流电磁阻尼和电磁驱动+》导学案_中学教育-高中教育.pdf

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1、学习必备 欢迎下载 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学习目标 1.了解涡流是怎样产生的。2.了解涡流现象的利用和危害。3.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。4.了解电磁阻尼和电磁驱动。知识梳理 1.涡流(1)定义:当线圈中的电流随时间变化时,线圈附近的任何导体中都会产生 感应电流,由于电流在导体内自成闭合电路,很像水中的漩涡,因此叫作涡流。(2)特点:若金属的电阻率小,涡流往往 很强,产生的热量 很多。(3)应用:涡流热效应的应用:如 真空冶炼炉。涡流磁效应的应用:如 探雷器、安检门。(4)防止: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。途径一:增大铁

2、芯材料的 电阻率。途径二:用相互绝缘的 硅钢片 叠成的铁芯代替整块硅铁芯。2.电磁阻尼 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(填“促进”或“阻碍”)导体的运动,这种现象称为电磁阻尼。3.电磁驱动 当磁场相对于导体运动时,在导体中会产生感应电流,感应电流会使导体受到安培力,安培力使导体 运动起来(填“保持静止”或“运动起来”),这种作用常常称为电磁驱动。新知探究 主题 1:涡流的产生(1)涡流的产生机理是什么?(2)为什么变压器、电动机的铁芯都不是整块金属,而是由许多薄片叠合而成的?(3)涡流是否遵循法拉第电磁感应定律?主题 2:电磁阻尼、电磁驱动(重点探究)

3、(1)阅读教材中的“思考与讨论”,回答下列问题。如图甲所示,一个单匝线圈落入磁场中,分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力方向。安培力对线圈的运动有什么影响?学习必备 欢迎下载 磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,如图乙所示。假定仪表工作时指针向右转动,铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流,铝框要受到安培力,安培力沿什么方向?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框做线圈骨架有什么好处?(2)阅读教材中“演示”的相关内容,回答下面问题。如图所示,一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间,蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕 OO 轴转动。当转动蹄形磁铁时,观察线圈的

4、运动。怎样解释线圈的运动?主题 3:电磁阻尼和电磁驱动的区别(1)电磁阻尼、电磁驱动中感应电流的成因有何区别?(2)电磁阻尼和电磁驱动中安培力的效果有何不同?(3)电磁阻尼和电磁驱动中能量转化情况有何不同?自我测评 1.下列关于涡流的说法正确的是()。A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的 B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流 流实例的分析了解涡流现象在生活和生产中的应用了解电磁阻尼和电磁驱动知识梳理产生的热量很涡流定义当线圈中的电流随时间变化时线圈附近的任何导体中都会产生感应电流由于电流在导体内自成闭合电路很像水中的漩涡因此 安检门防止电

5、动机变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致费能量损坏电器途径一增大铁芯材料的电阻率途径二用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅铁芯电磁阻尼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 感应电流感应电流会使导体受到安培力安培力使导体运动起来填保持静止或运动起来这种作用常常称为电磁驱动阻碍新知探究主题涡流的产生涡流的产生机理是什么为什么变压器电动机的铁芯都不是整块金属而是由许多薄片叠合而学习必备 欢迎下载 C.涡流有热效应,但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流 2.涡流会使金属发热,人们利用这个原理制成了电磁灶。关于电磁灶,下列说法正确的是()。A.电磁灶都是用高频交流电工作的 B.高频

6、电磁灶有加热线圈,可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物 C.电磁灶和微波炉是一个道理,工作原理是一样的 D.无论哪种电磁灶,都是利用涡流原理工作的 3.如图所示,四根等长的铝管和铁块(其中 C中铝管不闭合,其他两根铝管及铁管均闭合)竖直放置在同一竖直平面内,分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放,忽略空气阻力,则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是()。A.tAtB=tC=tD B.tC=tA=tB=tD C.tCtA=tB=tD D.tC=tAtB=tD 4.有一个铜盘,轻轻拨动它,它就能长时间地绕轴自由转动,如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘,但并不与铜盘

7、接触(如图所示),铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。拓展一、涡流的应用 1.高频焊接原理示意图如图所示,给线圈通以高频交流电,在金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接,要使焊接处产生的热量较大可采用()。A.增大交变电流的电压 B.增大交变电流的频率 C.增大焊接缝的接触电阻 D.减小焊接缝的接触电阻 拓展二、电磁阻尼的分析及应用 2.磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上的,铝框()。A.是为防止涡流而设计的 B.是为利用涡流而设计的 流实例的分析了解涡流现象在生活和生产中的应用了解电磁阻尼和电磁驱动知识梳理产生的热量很涡流定义当线圈中的电流随时间变

8、化时线圈附近的任何导体中都会产生感应电流由于电流在导体内自成闭合电路很像水中的漩涡因此 安检门防止电动机变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致费能量损坏电器途径一增大铁芯材料的电阻率途径二用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅铁芯电磁阻尼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 感应电流感应电流会使导体受到安培力安培力使导体运动起来填保持静止或运动起来这种作用常常称为电磁驱动阻碍新知探究主题涡流的产生涡流的产生机理是什么为什么变压器电动机的铁芯都不是整块金属而是由许多薄片叠合而学习必备 欢迎下载 C.起电磁阻尼的作用 D.起电磁驱动的作用 参考答案 课时 4.6 涡流、电磁阻尼和电

9、磁驱动 知识体系梳理 感应电流 很强 很多 真空冶炼炉 探雷器 安检门 电阻率 硅钢片 阻碍 运动起来 重点难点探究 主题 1:(1)处在磁场中的导体,只要磁场变化就会引起导体中的磁通量变化,导体中就有感应电动势,这一电动势在导体内部构成回路,导体内就有感应电流。因为这种电流像水中的漩涡,所以称为涡流。在大块的金属内部,由于金属块的电阻很小,所以涡电流很大,能够产生很大的热量。严格地说,在变化的磁场中的一切导体内都会产生涡流,只是涡电流的大小有区别,而一些微弱的涡电流会被我们忽视。(2)叠压制成铁芯,这样涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大大减弱,涡流损失大大降低。(3)涡流是在

10、整块导体中发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律。主题 2:(1)单匝线圈落入磁场中图示位置时感应电流方向为逆时针,由左手定则可判定安培力方向向上,安培力阻碍线圈的下落。仪表工作时指针向右偏转,铝框中的感应电流方向(从上往下看)沿铝框逆时针方向,铝框左边受向下的安培力,而右边受向上的安培力,安培力阻碍线圈的转动。使用铝框做线圈骨架的目的是利用感应电流来起电磁阻尼作用,使线圈偏转后尽快停下来。磁电式仪表的指针能够很快停下,就是利用了电磁阻尼。(2)当蹄形磁铁转动时,穿过线圈的磁通量就发生变化。例如,线圈处于图中所示的初始状态时,穿过线圈的磁通量为零,蹄形磁铁一转动,穿过线圈的磁通量就增加

11、了,根据楞次定律,此时线圈中就有感应电流产生,以阻碍磁通量的增加,因而线圈会跟着一起转动起来。线圈转动方向与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速,即同向异步。主题 3:(1)电磁阻尼是由于导体在磁场中运动而产生感应电流;电磁驱动则是由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流。(2)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;电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动。(3)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;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。基础智能检测 1.A 2.D 3

12、.A 4.如果铜盘转动时加上磁场,则在铜盘中产生涡流,磁场对这个涡流的作用力阻碍铜盘的转动,故在较短的时间内铜盘将停止转动 全新视角拓展 流实例的分析了解涡流现象在生活和生产中的应用了解电磁阻尼和电磁驱动知识梳理产生的热量很涡流定义当线圈中的电流随时间变化时线圈附近的任何导体中都会产生感应电流由于电流在导体内自成闭合电路很像水中的漩涡因此 安检门防止电动机变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致费能量损坏电器途径一增大铁芯材料的电阻率途径二用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅铁芯电磁阻尼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 感应电流感应电流会使导体受到安培力安培力使导体运动起来

13、填保持静止或运动起来这种作用常常称为电磁驱动阻碍新知探究主题涡流的产生涡流的产生机理是什么为什么变压器电动机的铁芯都不是整块金属而是由许多薄片叠合而学习必备 欢迎下载 1.ABC【解析】交变电流频率越高、电压越大,产生的磁场变化越快,在工作中引起的感应电动势越大,感应电流就越大,产生的热量就越多,A、B 正确;焊接缝接触电阻越大,焊接处电压越大,在此处产生的热量越多,越容易熔化焊接。2.BC【解析】线圈通电后,在安培力作用下发生转动,铝框随之转动,并切割磁感线产生感应电流,就是涡流。涡流阻碍线圈的转动,使线圈偏转后尽快停下来,所以这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用。故选项 B、C 正确。

14、流实例的分析了解涡流现象在生活和生产中的应用了解电磁阻尼和电磁驱动知识梳理产生的热量很涡流定义当线圈中的电流随时间变化时线圈附近的任何导体中都会产生感应电流由于电流在导体内自成闭合电路很像水中的漩涡因此 安检门防止电动机变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致费能量损坏电器途径一增大铁芯材料的电阻率途径二用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅铁芯电磁阻尼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 感应电流感应电流会使导体受到安培力安培力使导体运动起来填保持静止或运动起来这种作用常常称为电磁驱动阻碍新知探究主题涡流的产生涡流的产生机理是什么为什么变压器电动机的铁芯都不是整块金属而是由许多薄片叠合而