2022-2023年人教版(2019)新教材高中物理选择性必修2 第2章电磁感应2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动(3)课件

涡流、电磁阻尼和电磁驱动\n1．定义由于,在导体中产生的像水中旋涡样的电流.2．特点若金属的电阻率小,涡流往往,产生的热量.3．应用(1)涡流热效应：如.(2)涡流磁效应：如、.电磁感应感应很强很多真空冶炼炉探雷器安检门\n4．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.(2)途径二：用相互绝缘的叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯.电阻率硅钢片\n1．涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象.当导体处在变化的磁场中,或者导体在非匀强磁场中运动时,导体内部可以等效成许许多多的闭合电路,当穿过这些闭合电路的磁通量变化时,在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流.即导体内部产生了涡流.\n2．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.3．能量转化伴随着涡流现象,其他形式的能转化成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.\n\n1．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\n解析：涡流就是整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化,所以A、B、C错误,把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以D正确.答案：D\n\n1．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,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止到某位置,便于读数.2．电磁驱动(1)概念：磁场相对导体转动时,导体中产生,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.安培力安培力的方向感应电流\n电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动而产生感应电流,从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流,从而使导体受到安培力效果安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动导体受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动\n电磁阻尼电磁驱动不同点能量转化导体克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能由于电磁感应,磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能,而对外做功相同点两者都是电磁感应现象,都遵循楞次定律,都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动.\n[特别提醒]电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动,应注意电磁驱动中,导体的运动速度要小于磁场的运动速度.\n2.弹簧上端固定,下端挂一只条形磁铁,使磁铁上下振动,磁铁的振动幅度不变.若在振动过程中把线圈靠近磁铁,如图4－7－1所示,观察磁铁的振幅将会发现()A．S闭合时振幅逐渐减小,S断开时振幅不变B．S闭合时振幅逐渐增大,S断开时振幅不变C．S闭合或断开,振幅变化相同D．S闭合或断开,振幅都不发生变化图4－7－1\n解析：S断开时,磁铁振动时穿过线圈的磁通量发生变化,但线圈中无感应电流,故振幅不变；S闭合时,有感应电流,有电能产生,磁铁的机械能越来越少,振幅逐渐减小,故A正确.答案：A\n[例1]光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图4－7－2所示,抛物线的方程为y＝x2,其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(如图中的虚线所示).一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑,假设曲面足够长,则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是()图4－7－2\n[思路点拨]求解此题应把握以下两点：(1)金属块进出磁场时,产生焦耳热,损失机械能.(2)金属块整体在磁场中运动时,金属块机械能不再损失,在磁场中往复运动.[答案]D\n[借题发挥]部分同学在处理此题时误认为金属最终停在O点,原因是没有认识到金属气块只在进出磁场时产生焦耳热,当金属块整体在磁场中运动时,不产生涡流,所以不损失机械能.\n1.如图4－7－3所示,闭合金属环从曲面上h高处滚下,又沿曲面的另一侧上升,设环的初速度为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场中,则()A．若是匀强磁场,环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场,环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场,环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场,环滚上的高度小于h图4－7－3\n解析：若是匀强磁场,金属环中无涡流产生,无机械能损失,若是非匀强磁场,金属环中有涡流产生,机械能损失转化为内能.答案：BD\n[例2]位于光滑水平面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水平穿过,如图4－7－4所示,在此过程中()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．小车先加速后减速图4－7－4\n[思路点拨]首先根据楞次定律判断作用力的方向,再由牛顿第二定律判断运动情况.[解析]磁铁水平穿入螺线管时,管中将产生感应电流,由楞次定律知螺线管左端相当于S极,与磁铁S极相斥,阻碍磁铁的运动.同理,磁铁穿出时,由楞次定律知螺线管右端为S极,与磁铁的N极相吸,阻碍磁铁的运动,故整个过程中,磁铁做减速运动,选项B是正确的.\n而对于小车上螺线管来说,在此过程中,螺线管会产生感应电流,从而使螺线管受到的安培力都是水平向右,这个安培力使小车向右运动起来,且一直做加速运动,C对.[答案]BC[借题发挥]无论是导体运动,还是磁场运动,电磁感应现象中感应电流所受安培力总是阻碍导体和磁场间的相对运动.\n2．如图4－7－5所示,条形磁铁从高h处自由下落,中途穿过一个固定的空心线圈,开关S断开时,至落地用时t1,落地时速度为v1；S闭合时,至落地用时t2,落地时速度为v2,则它们的大小关系正确的是()A．t1>t2,v1>v2B．t1＝t2,v1＝v2C．t1<t2,v1<v2D．t1<t2,v1>v2图4－7－5\n解析：开关S断开时,线圈中无感应电流,对磁铁无阻碍作用,故磁铁自由下落,a＝g；当S闭合时,线圈中有感应电流,对磁铁有阻碍作用,故a<g.所以t1<t2,v1>v2.答案：D