2018年河北省邢台市高中物理 第四章 电磁感应 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（一）学案（无答案）新人教版选修3-2.docVIP

4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 1.知道涡流的产生原因及涡流的防止和应用. 2.知道电磁阻尼和电磁驱动的原理和应用． 一、涡流 [问题设计] 1．如图1所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？ 图1 2.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图2所示．请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 图2 [要点提炼] 1．定义：当线圈中的电流随时间变化时，由于，在附近导体中产生像水中旋涡样的感应电流，所以把这种感应电流叫做． 2．决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大． 3．应用：、、机场安检等． 4．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．可增大铁芯材料的、用相互绝缘的叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯． 二、电磁阻尼和电磁驱动 [问题设计] 1．电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来．如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象． 2．电磁驱动 一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动．当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动． 图4 根据以上现象，回答下列问题： (1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？ (2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？ [要点提炼] 1．电磁阻尼 (1)定义：当时，感应电流会使导体受到，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为． (2)应用：电磁阻尼中需要克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．所以磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数． 2．电磁驱动 (1)定义：如果转动，在导体中会产生，感应电流使导体受到安培力的作用，使导体运动起来，这种作用常称为电磁驱动． 注意：电磁驱动中导体的运动速度要磁场的运动速度． (2)应用：电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向，做功，导体运动，电能转化为机械能．所以利用电磁驱动发明了交流感应电动机． 3．电磁阻尼与电磁驱动的联系：电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为相对运动． 一、涡流的理解与应用 例1 如图5所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( ) 图5 A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 针对训练 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图6所示，抛物线的方程是y＝x2，下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)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以初速度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 ( ) 图6 A．mgb B.mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋mv2 二、对电磁阻尼的理解 例2 如图7所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动．如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？ 图7 三、对电磁驱动的理解 例3 位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图8所示，在此过程中( ) 图8 A．磁铁做匀速直线运动B．磁铁做减速运动 C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速 1．(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是 ( ) A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 2．(涡流的应用)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( ) A．这个安检门也能检查出毒品携带者 B．这个安检门只能检查出金属物品携带者 C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者 D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应 3．(电磁阻尼的理解与应用)如图9所示，