人教版---高中物理选修3-2-涡流、电磁阻尼和电磁驱动

如两者的角速度相同，线圈不切割磁感线，无感应电流产生
对点练习
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
涡流的应用
1．如图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，感应电流通过焊缝处产生大量热量， 将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正 确的是( ) A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
⑤磁铁下落的速度逐渐增大，最后匀速运动．
A．只有②正确
B．只有①④正确
C．只有①⑤正确 D．只有③⑤正确
刚烧断细线时，磁铁只受重力，向下加速运动
铜管中产生感应电流，对磁铁的下落产生阻力 故磁铁速度增大，加速度减小
当阻力和重力相等时，磁铁加速度为零，速度达到最大
课堂讲义
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
三、对电磁驱动的理解
课堂讲义
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
例2 如图所示，一磁铁用细线悬挂，一个很长的
铜管固定在磁铁的正下方，开始时磁铁上端与铜
管上端相平．烧断细线，磁铁落入铜管的过程中，
下列说法正确的是( )
①磁铁下落的加速度先增大，后减小；
②磁铁下落的加速度恒定；
③磁铁下落的加速度一直减小最后为零
④磁铁下落的速度先增大后减小；
线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流 涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来
对点练习
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
涡流的应用
3. 如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初 速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中 (磁场宽度大于金属球的直径)，小球

二：电磁阻尼
1、电磁阻尼现象：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，
这种现象称为电磁阻尼。
v
2、应用：磁电式电表中安装的使指
针很快地停下的铝框；电气机车内部
可使机车快速停下的电磁制动器等
例题2.(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
涡流的利用
探雷器的长柄线
圈中，通有变化的电流，
在其周围就产生变化的
磁场，埋在地下的金属
物品，由于电磁感应而
线圈
形成涡流，涡流的磁场
反过来又作用于线圈，
使仪器报警。
涡流的利用
机场、车站及重 要场所的安检门及工 作人员手上的探测器， 也是利用与探雷器类 似的电磁感应原理使 仪器报警，来探测进 出人员身上携带的金 属物品。
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
思考与讨论 怎样减少涡流损耗？
交变电流
交变电流
整块铁芯
彼此绝缘的薄片
涡流的防止
变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是由 许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，目 的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的 热效应，从而减少电能的损耗，同时避免破坏绝.如图所示,闭合导线环和条形磁
铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转
动,开始时磁铁和圆环都静止在竖直平
面内。若条形磁铁突然绕OO′轴，N极
向纸里、S极向纸外转动,在此过程中,
圆环将(
)A
A.产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端
向外随磁铁转动
B.产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端 向里转动

的目的是( )
A.防止涡流
B.利用涡流
C.起电磁阻尼的作用
D.起电磁驱动的作用
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,使线圈偏转后较快停下来。
所以,这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用。B、C 正确。
答案:BC
12345
3.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的,如图所示为冶炼金属的高 频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高 频交变电流,这时被冶炼的金属就能被熔化。这种冶炼方 法速度快,温度易控制,并能避免有害杂质混入被炼金属 中,因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是( ) A.利用线圈中电流产生的焦耳热 B.利用线圈中电流产生的磁场 C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电 解析:高频感应炉的原理是:给线圈通以高频交变电流后,线圈产生高频变化 的磁场,磁场穿过金属,在金属内产生强涡流,由于电流的热效应,可使金属 熔化。故只有 C 正确。 答案:C
(2)陶瓷和玻璃是绝缘体,不能产生感应电流。 (3)能起到加热作用,因为线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底,在锅底 产生感应电流,利用电流的热效应起到加热作用。
探究一
探究二
●名师精讲●
1.对涡流的理解
本质
电磁感应现象
条件
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
特点
整个导体回路的电阻一般很小,感应电流很大
提示:铜盘转动时如果加上磁场,则在铜盘中产生涡流,磁场对这个涡流 的作用力阻碍它们的转动,故在较短的时间内铜盘停止转动。
探究一
探究二
●名师精讲●

②[判一判] 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( √ )
[知识预览] 1．对涡流的理解和应用：涡流的特点、涡流中的能量 转化 2．电磁阻尼与电磁驱动的应用
1.涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时， 由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公 式 P＝I2R 知，热功率的大小与电流的平方成正比， 故金属块的发热功率很大。 2．涡流中的能量转化 涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最 终在金属块中转化为内能。如果金属块放在变化的 磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；
能 导 体 克 服 安 培 力 由于电磁感应，磁场能转化 不
量 做功，其他形式的 为电能，通过安培力做功， 同
转 能转化为电能，最 电能转化为导体的机械能， 点
化 终转化为内能 从而对外做功
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都 相同
是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间 点
的相对运动
[典型例题] 例 2.(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM) 可用来探测样品表面原子尺度上的形貌。为了有效 隔离外界振动对 STM 的扰动，在圆底盘周边沿其 径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小 振动，如图所示。无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒 磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效 的方案是( )
综上所述，磁铁做加速度逐渐减小的减速运动，直
到 F′＝mgsin θ 时，磁铁重新达到平衡状态，将再
次以较小的速度匀速下滑。
[答案]
mgsin θ (1) 2Bd
(2)v＝ρ2mBg2sdin2bθ