教科版高中物理选择性必修第二册精品课件 第2章 电磁感应及其应用 3.涡流 电磁阻尼 电磁驱动 (2).ppt

3.涡流电磁阻尼电磁驱动第二章课标定位1.了解涡流的产生,知道涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害。2.了解高频感应炉与电磁炉的工作原理。3.了解电磁阻尼和电磁驱动,知道它们在日常生活和生产中的应用。素养阐释1.通过理解涡流、电磁阻尼、电磁驱动的概念,形成物理观念。2.通过了解高频感应炉与电磁炉的工作原理,形成科学思维。3.了解电磁阻尼与电磁驱动的应用,形成科学态度。内容索引自主预习·新知导学合作探究·释疑解惑课堂小结随堂练习自主预习·新知导学一、涡流1.概念:由于电磁感应,在大块金属中会形成感应电流,电流在金属块内组成闭合回路,很像水的漩涡,因此叫作涡电流,简称涡流。2.涡流的防止为了减小涡流,变压器、电机中的铁芯不是由整块的钢铁制成,而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成。一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大,从而减少损耗;另一方面,每层硅钢片之间都是绝缘的,阻断了涡流的通路,进一步减小了涡流的发热。3.涡流的应用(1)高频感应炉:利用涡流熔化金属,这种冶炼方法速度快,温度容易控制,能避免有害杂质混入被冶炼的金属中。(2)电磁炉:当灶内的励磁线圈通有交变电流时,形成交变磁场,交变的磁感线从铁磁材料制成的烹饪锅的锅底穿过,使锅底产生涡流,从而发热。电磁炉热效率高,具有使用方便、安全等优点。二、电磁阻尼1.概念:当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时,导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力,安培力总是阻碍导体的运动,这种现象叫作电磁阻尼。2.应用:磁电式电表中利用电磁阻尼使指针迅速停止,便于读数。三、电磁驱动1.概念:磁场相对于导体转动时,导体中会产生涡流,涡流受到安培力使导体运动的现象称为电磁驱动。2.应用:感应电动机。【思考讨论】1.判断下列说法的正误。(1)导体中有涡流时,导体没有和其他元件组成闭合回路,导体不会发热。()(2)电磁阻尼发生的过程,存在机械能向内能的转化。()(3)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的。()(4)电磁炉烹饪食物时,锅上的电流容易造成触电事故,故使用时要小心操作。()×√××2.发生涡流时,金属块并没有接入闭合电路,为什么会产生感应电流?提示:金属块自身构成闭合回路,金属块内部等效成许多闭合电路。当穿过金属块的磁通量变化时,金属块内部会产生感应电流。3.电磁阻尼是谁阻碍谁的运动?电磁驱动是谁驱动谁的运动?提示:电磁阻尼是磁场阻碍导体相对磁场的运动,电磁驱动是磁场驱动导体的运动。合作探究·释疑解惑知识点一涡流【问题引领】如图所示,线圈中的电流随时间变化时,导体中有感应电流吗?如果有,它的形状像什么?提示:有。变化的电流产生变化的磁场,变化的磁场产生感生电场,使导体中的自由电子发生定向移动,产生感应电流,它的形状像水中的旋涡,所以把它叫作涡电流,简称涡流。【归纳提升】1.产生涡流的两种情况(1)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。2.产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中,磁场能转化为电能,最终转化为内能。(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,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。3.涡流的应用与防止(1)应用:真空冶炼炉、探雷器、安检门等。(2)防止:为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流,常用电阻率较大的硅钢做材料,而且用相互绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯来代替整块硅钢铁芯。【典型例题】【例题1】(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成,而不采用一整块硅钢,这是为了()A.增大涡流,提高变压器的效率B.减小涡流,提高变压器的效率C.增大涡流,减小铁芯的发热量D.减小涡流,减小铁芯的发热量BD解析:涡流的主要效应之一就是发热,而变压器的铁芯发热,是我们不希望出现的,所以不采用整块硅钢,而采用薄硅钢片叠压在一起,目的是减小涡流,减小铁芯的发热量,进而提高变压器的效率。故选项B、D正确。科学思维减小涡流的途径之一是增大铁芯材料的电阻率;另一途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。【变式训练1】如图所示,A、B两图是把带绝缘层的线圈绕在软铁上,C、D两图是把带绝缘层的线圈绕在有机玻璃上,则能产生涡流的是()A解析:只有穿过整个导体的磁通量发生变化,才产生涡流,B是直流电源不能产生涡流,C、D不是导体,故只有A能产生涡流。【问题引领】知识点二电磁阻尼和电磁驱动弹簧上端固定,下端悬挂一个磁铁。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