高中物理人教版选修3-2课件：第四章7涡流、电磁阻尼和电磁驱动.pptx

7涡流、电磁阻尼和电磁驱动目标导航学习目标1.能说出涡流产生的原理、防止及应用。2.区分电磁阻尼和电磁驱动,明确其应用实例。重点难点重点:涡流的概念及其应用。难点:电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。激趣诱思无火之灶——电磁炉近年来,有一种新型炉具逐渐进入家庭,这就是电磁炉。在现代家庭的厨房中,电磁炉是家庭主妇非常青睐的炊具,它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生等特点。如图所示为电磁炉的实物图。工作时,将金属锅放在电磁炉的绝缘面板上,接通电源(给电磁炉的炉盘下面的线圈通入交变电流),炉盘上面锅体的温度就会很快升高,金属锅中的食物就能被加热。金属锅没有通电也没有接触明火,锅中的食物便可被加热,你知道这是为什么吗?简答:电磁炉的工作原理与涡流有关。涡电流会使金属发热,电磁炉就是利用这个原理制成的。当50 Hz的交变电流流入电磁炉时,经过整流使其变为高频电流(20~50 kHz)进入炉内的线圈。由于电流的变化频率较高,通过铁质锅底的磁通量变化率较大,根据电磁感应定律可知,产生的感应电动势也较大;铁质锅底是整块导体,电阻很小,所以在锅底能产生很强的涡电流,使锅底迅速发热,进而加热锅内的食物。预习导引1.涡流(1)概念:导体中感应出的电流在导体内自成闭合回路,像水的旋涡一样,因此把它叫作涡电流,简称涡流。①涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵守电磁感应定律。②涡流同其他电流一样,通过电阻时要产生热量,这体现了涡流的热效应。(2)涡流在实际中的应用:①涡流冶炼:由于金属的电阻率小,产生的涡流很强,热量很多。利用涡流的热效应可以冶炼金属,例如真空冶炼炉。②探测金属:探测器线圈中有变化着的电流,遇到金属物品时,金属中会感应出涡流,涡流的磁场反过来影响线圈中的电流,使仪器报警。利用涡流的磁效应可以探测金属,例如探雷器、安检门。(3)涡流防止:电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量,损坏电器。预习交流1真空冶炼炉利用涡流来冶炼金属,在加热中,为什么使用高频的交流电源?答案:冶炼原理是利用感应电流产生的热量,使用高频交流电源,磁场变化快,磁场中导体内的磁通量变化更迅速,产生更大的感应电动势和感应电流,加热效果好。2.电磁阻尼(1)概念:当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体运动的现象。(2)应用:磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来,便于读数。预习交流2为什么灵敏电流计在运输时要把两个接线柱用导线连接在一起?答案:用导线连接两个接线柱,使线圈构成闭合回路,当运输中振动时,线圈切割磁感线产生感应电流,受到阻碍运动的安培力,不至于使指针振幅过大,以保护电流表,实质是利用了电磁阻尼。3.电磁驱动(1)概念:磁场相对于导体转动时,导体中产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来的现象。(2)应用:交流感应电动机。预习交流3判断正误:(1)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。 (　)(2)电磁阻尼发生的过程中,存在机械能向内能的转化。 (　)(3)电磁驱动时,被驱动的导体中有感应电流。 (　)答案:(1)√　(2)√　(3)√一、　涡流知识精要1.涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象,涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化,并且金属块本身可自行构成闭合回路。同时因为整个导体回路的电阻一般很小,所以感应电流很大。2.可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中。(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。3.能量转化伴随着涡流现象,其他形式的能转化成的电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中,则磁场能转化为电能最终转化为内能;如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,则由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能。思考探究乘坐飞机的乘客登机前都要接受安全检查。如图是一种手持式安全检查报警器。一靠近金属体,它就会发出报警声。这是为什么呢?答案:在报警器内有一线圈,线圈中通有高频电流,因此线圈周围有着高频变化的磁场。当报警器靠近金属体时,线圈的磁场在金属体中感应出涡电流,涡电流产生的磁场又会穿过线圈,改变线圈中的原磁场,使相关的电子线路产生报警声。典题例解【例1】 (多选题)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有(　)A.增加线圈的匝数B.提高交流电源的频率C.将金属杯换为瓷杯D.取走线圈中的铁芯答案:AB解析:根据题意,金属杯产生了涡流使水温度升高。要缩短加热时间,应使涡流增大。根据法拉第电磁感应定律,增加线圈匝数、提高交变电流的频率,均可使涡流增大,选项A、B正确;将金属杯换为瓷杯,不能产生涡流,选项C错误;取走铁芯,使涡流减小,选项D错误。迁移应用