7渦流、電磁阻尼和電磁驅動第四章

電磁感應知識內容渦流、電磁阻尼和電磁驅動考試要求必考加試

b課時要求1.了解渦流的產生原因，知道渦流的本質是感應電流.2.了解電磁阻尼和電磁驅動現象.3.了解渦流的應用和減小渦流危害的方法.內容索引知識探究新知探究點點落實題型探究重點難點各個擊破達標檢測檢測評價達標過關知識探究答案有.變化的電流產生變化的磁場，變化的磁場產生感生電場，使導體中的自由電子發生定向移動，產生感應電流，它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.一、渦流[導學探究]

如圖1所示，線圈中的電流隨時間變化時，導體中有感應電流嗎？如果有，它的形狀像什么？圖1[知識梳理]1.渦流：當線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導體中都會產生

，電流在導體中組成閉合回路，很像

，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.2.渦流大小的決定因素：磁場變化越

(越

)，導體的橫截面積S越

，導體材料的電阻率越

，形成的渦流就越大.3.應用：

、

、安檢門等.4.防止：為了減小電動機、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用

疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.感應電流水中的旋渦快大大小真空冶煉爐探雷器相互絕緣的硅鋼片二、電磁阻尼和電磁驅動[導學探究]1.彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖2所示)，磁鐵就會很快停下來，這屬于什么現象？圖2答案電磁阻尼2.一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，如圖3所示，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞軸轉動.當蹄形磁鐵順時針轉動時線圈也順時針轉動；磁鐵逆時針轉動時線圈也逆時針轉動.圖3(1)蹄形磁鐵轉動時，穿過線圈的磁通量是否變化？答案變化(2)線圈轉動起來的動力是什么力？線圈的轉動速度與磁鐵的轉動速度有什么關系？答案線圈內產生感應電流受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉動起來.線圈的轉速小于磁鐵的轉速.[知識梳理]1.電磁阻尼：當導體在

運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是

導體的運動，這種現象稱為電磁阻尼.2.電磁驅動：若磁場相對導體運動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，這種作用常常稱為電磁驅動.3.電磁阻尼中克服

做功，其他形式的能轉化為電能，最終轉化為內能；電磁驅動中通過

做功，部分電能轉化為導體的機械能而對外做功.磁場中阻礙安培力安培力[即學即用]1.判斷下列說法的正誤.(1)導體中有渦流時，導體沒有和其他元件組成閉合回路，故導體不會發熱.(

)(2)電磁阻尼和電磁驅動均遵循楞次定律.(

)(3)電磁阻尼發生的過程，存在機械能向內能的轉化.(

)(4)電磁驅動中有感應電流產生，電磁阻尼中沒有感應電流產生.(

)×√√×2.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線，如圖4所示，拋物線的方程為y＝x2，其下半部處在一個水平方向的勻強磁場中，磁場的上邊界是y＝a的直線(如圖中的虛線所示).一個質量為m的小金屬塊從拋物線上y＝b(b>a)處以速度v沿拋物線下滑，假設曲面足夠長，重力加速度為g，則金屬塊在曲面上滑動的過程中產生的焦耳熱總量為______________.圖4題型探究一、渦流的理解、利用和防止1.產生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中.(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動.2.產生渦流時的能量轉化(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉化為電能，最終轉化為內能.(2)金屬塊進出磁場或在非勻強磁場中運動，由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉化為電能，最終轉化為內能.A.增大高頻變化電流的電壓

B.增大高頻變化電流的頻率C.增大焊接縫的接觸電阻

D.減小焊接縫的接觸電阻例1

(多選)高頻焊接原理示意圖如圖5所示，線圈通以高頻變化的電流，金屬工件的焊縫中就產生大量焦耳熱，將焊縫融化焊接，要使焊接處產生的熱量較大，可采用√答案解析圖5√解析根據法拉第電磁感應定律分析可知，電流變化的頻率越高，磁通量變化頻率越高，產生的感應電動勢越大，感應電流越大，焊縫處的溫度升高的越快，A錯誤，B正確；增大電阻，在相同電流下，焊縫處熱功率大，溫度上升的越高，故C正確，D錯誤.解析若磁場為勻強磁場，穿過環的磁通量不變，不產生感應電流，即無機械能向電能轉化，機械能守恒，故A錯誤，B正確；若磁場為非勻強磁場，環內要產生電能，機械能減少，故C錯誤，D正確.例2

(多選)如圖6所示，閉合金屬環從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側上升，設環的初速度為零，摩擦不計，曲面處在圖中磁場中，則A.若是勻強磁場，環上升的高度小于hB.若是勻強磁場，環上升的高度等于hC.若是非勻強磁場，環上升的高度等于hD.若是非勻強磁場，環上升的高度小于h√答案解析圖6√二、電磁阻尼電磁阻尼是一種十分普遍的物理現象，任何在磁場中運動的導體，只要給感應電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.解析甲、乙向磁鐵靠近時要產生渦流，受電磁阻尼作用，做減速運動，丙則不會產生渦流，只能勻速運動.例3

(2016·銅鄉一中月考)在水平放置的光滑絕緣導軌上，沿導軌固定一個條形磁鐵，如圖7所示.現有銅、鋁和有機玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們分別從導軌上的A點以某一初速度向磁鐵滑去.各滑塊在向磁鐵運動的過程中答案解析圖7A.都做勻速運動

B.甲、乙做加速運動C.甲、乙做減速運動

D.乙、丙做勻速運動√例4如圖8所示，在一蹄形磁鐵下面放一個銅盤，銅盤和磁鐵均可以自由繞OO′軸轉動，兩磁極靠近銅盤，但不接觸，當磁鐵繞軸轉動時，銅盤將A.以相同的轉速與磁鐵同向轉動B.以較小的轉速與磁鐵同向轉動C.以相同的轉速與磁鐵反向轉動D.靜止不動三、電磁驅動圖8√答案解析解析因磁鐵的轉動，引起銅盤中磁通量發生變化而產生感應電流，進而受安培力作用而使銅盤發生轉動，由楞次定律可知安培力的作用是阻礙相對運動，所以銅盤與磁鐵同向轉動，又由產生電磁感應的條件可知，線圈中能產生感應電流的條件必須是磁通量發生變化，故要求銅盤轉動方向與磁鐵相同而轉速較小，不能與磁鐵同速轉動，所以正確選項是B.達標檢測A.當恒定電流通過線圈時，會產生恒定磁場，恒定磁場越強，電磁爐

加熱效果越好B.電磁爐通電線圈加變化的電流后，在鍋底產生渦流，進而發熱工作C.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導

熱性能較差D.在鍋和電磁爐中間放一紙板，則電磁爐不能起到加熱作用1.(渦流的應用)(2017·紹興高二檢測)電磁爐熱效率高達90%，爐面無明火，無煙無廢氣，電磁“火力”強勁，安全可靠，如圖9所示是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是√答案解析圖9123解析電磁爐采用的是渦流感應加熱原理，其內部通過電子線路板組成部分產生交變磁場，當把金屬鍋具底部放置在爐面時，在鍋具底部金屬部分產生渦流，用來加熱和烹飪食物，從而達到煮食的目的，A錯誤，B正確；電磁爐工作時需要在鍋底產生感應電流，陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋不屬于金屬導體，不能產生感應電流，C錯誤；線圈產生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產生感應電流，利用電流的熱效應起到加熱作用，故D錯誤.1232.(對電磁阻尼的考查)(多選)如圖10所示，磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是答案解析圖10A.防止渦流而設計的

B.利用渦流而設計的C.起電磁阻尼的作用

D.起電磁驅動的作用√√解析線圈通電后在安培力作用下轉動，鋁框隨之轉動，在鋁框內產生渦流.渦流將阻礙線圈的轉動，使線圈偏轉后盡快停下來，這樣做是利用渦流來起電磁阻尼的作用，故B、C正確.1233.(對電磁驅動的考查)如圖11所示，蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉動，當磁鐵按圖示方向繞OO′軸轉動時，線圈的運