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1、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 。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:增大铁芯
2、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
3、探究)(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？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？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00轴转动。当转动蹄形磁铁时，观察线圈的运动。怎样解
4、释线圈的运 动？主题3:电磁阻尼和电磁驱动的区别 电磁阻尼、电磁驱动中感应电流的成因有何区别 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
5、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（）11-1 1二钳15SufBt C=t A=t E=tDA.t A>t B=t C=t DC.t C>t A=t E=t D4. 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，但并不与铜盘接触（如图所示）
6、，铜盘就能在较短的时 间内停止。分析这个现象产生的原因。全新视角拓展拓展一、涡流的应用高频0 电漠。工件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 参考答案课时 4.6 涡流、电磁阻尼和电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
7、 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) 涡流是在整块
8、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
9、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
10、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.A4. 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。