高中物理选修3-2-涡流+电磁阻尼和电磁驱动

第7节 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．

|基础知识·填一填|

一、涡流

1．定义：在变化的磁场中的导体内产生的1感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．

2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的2热量很多．

3．应用

(1)涡流3热效应的应用：如真空冶炼炉．

(2)涡流4磁效应的应用：如探雷器、安检门．

4．防止

电动机、变压器等设备中为防止铁芯中5涡流过大而导致浪费能量，损坏电器．

(1)途径一：增大铁芯材料的6电阻率．

(2)途径二：用相互绝缘的7硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．

二、电磁阻尼

1．定义：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8阻碍导体的运动的现象． 2．应用：电学仪表中利用9电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数．

三、电磁驱动

1．定义：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，10安培力使导体运动起来的现象．

2．应用：交流感应电动机．

|基础小题·做一做|

1．正误判断

(1)涡流也是一种感应电流．(√)

(2)导体中有涡流时，导体本身会产热．(√)

(3)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．(√)

(4)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化．(√)

(5)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流．(√)

2．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物，下列相关的说法正确的是( )

A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关

B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作

C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物

D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗

解析：选A 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制成锅体，故C错误；电磁炉产生变化的磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量而不是靠热传递，故D错误．

第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动

素养目标定位

1.了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼． 2.理解涡流的成因及本质，理解电磁驱动和电磁阻尼的原理．(重点＋难点)

3．了解涡流、电磁驱动和电磁阻尼在生产、生活和科技中的应用．(重点)

, 素养思维脉络

知识点1 涡流

1．定义

在变化的磁场中的导体内产生的__感应电流__，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。

2．涡流的特点

若金属的电阻率小，涡流往往__很强__，产生的热量__很多__。

3．涡流的应用

(1)涡流热效应的应用：如__真空冶炼炉__。

(2)涡流磁效应的应用：如__探雷器__、__安检门__。

4．涡流的防止

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。

(1)途径一：增大铁芯材料的__电阻率__。

(2)途径二：用相互绝缘的__硅钢片__叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。

知识点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，安培力的方向总是__阻碍__导体的运动。

2．应用

磁电式仪表中利用__电磁阻尼__使指针迅速停止摆动，便于读数。

知识点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，__使导体运动__起来。

2．应用

交流感应电动机。

思考辨析

『判一判』

(1)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变化而产生的。( √ )

(2)涡流有热效应，但没有磁效应。( × )

(3)电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的。( √ )

(4)制造变压器用的铁芯是利用了涡流。( × )

(5)发生电磁驱动时，导体与磁场的速度应相同。( × )

『选一选』

(多选)如图所示，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，这样做的目的是( BC )

A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的

（111）4.7涡流 电磁阻尼和电磁驱动

【教学目标】

1．了解涡流现象的本质。通过讨论和分析，能用电磁感应知识解释涡流现象。

2．通过分析课文中对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活、现代科技和工农业生产中的利用和危害的防止。

3．通过对电磁阻尼和电磁驱动的应用的了解。体会它对人类社会的重要推动作用。

【预习任务】

1．阅读教材“涡流”内容，思考下列问题：

（1）什么是涡流？

（2）什么是涡流的热效应，有何具体的应用和危害？

（3）试说明金属探测器的原理。

2．阅读教材“电磁阻尼”内容，思考下列问题：

（1）说出什么是电磁阻尼?

（2）磁电式仪表的线圈为何常用铝框做骨架？

3．阅读教材“电磁驱动”内容，说出什么是电磁驱动？

【思考与讨论】

1．教材P27“做一做”中，微安表的表头在运输中为何要把两个接线柱连在一起？

2．教材P27“演示”中，当铝框随U形磁铁转动时，铝框比磁铁旋转的快还是慢？还是与转动旋转磁场相同？为什么？

【自主检测】

1．当线圈中的电流 时，这个线圈附近的 中就会产生 。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做 。

2．导体在磁场中运动时，感应电流使导体 的作用，安培力的方向总是 导体的运动，这种现象称为 。

3．磁场相对于导体 时，感应电流使导体 的作用，安培力使导体

起来，这种现象称为 。

4．教材“问题与练习”第1题。

5．教材“问题与练习”第2题。

6．教材“问题与练习”第3题。

【组内检查】1．简述涡流的产生过程

高中物理考试答题技巧及注意事项

在考场上，时间就是我们致胜的法宝，与其犹犹豫豫不知如何落笔，倒不如多学习答题技巧。那么，高中物理考试答题技巧及注意事项有哪些呢？下面和小编一起来看看吧！

涡流、电磁阻尼和电磁驱动

一、涡流

1、涡流是怎样形成的？

线圈中电流随时间变化时，在线圈附近的导体中产生旋涡状的感应电流。称作涡流。

2、涡流在实际生产和生活中有何应用？有何危害？

应用：真空冶炼金属、高频焊接、地雷探测器、安检门、电磁炉。

防止办法：①增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。

②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯

实例：电动机、变压器等。

二、电磁阻尼

1、什么叫电磁阻尼？

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导体运动的现象称为电磁阻尼。

3、思考：运输灵敏电流表时为什么要用导体把两个接线柱连在一起？

与线圈构成闭合回路，当运输过程中指针摆动时，产生电磁阻尼抑制指针摆动。

三、电磁驱动

1、电磁驱动是怎样实现的？

磁场相对导体运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受安培力作用而运动的现象。

2、右图中，一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁极，铝框会随磁极一起转动。怎样解释铝框的运动？

当蹄形磁铁转动时，通过铝框的磁通量发生变化而产生感应电流，感应电流所受的安培力阻碍磁通量的变化使铝框随蹄形磁铁转动。

其他实例：发电机、交流感应电动机等。

3、思考：弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁，将磁铁托到某一高度后放开，磁铁能振动较长一段时间才停下来。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（右图所示），磁铁就会很快停下来。为什么？

当磁铁上下振动时，穿过闭合线圈的磁通量发生变化而产生感应电流阻碍磁铁的相对运动，弹簧及磁铁的机械能损失较快，故磁铁能很快停下来。

【练习】

1、磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（）

A、防止涡流而设计的 B、利用涡流而设计的

C、起电磁阻尼的作用 D、起电磁驱动的作用

2、变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（）