第04章 第7课时 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（人教版选修3-2）浙江专用

第7课时　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [研究选考·把握考情] 知识内容[来源:Z|xx|k.Com] 涡流、电磁阻尼和电磁驱动[来源:Zxxk.Com][来源:学科网][来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK] 考试要求[来源:学科网][来源:学§科§网Z§X§X§K] 加试b 教学要求 1.了解涡流产生的原因，知道涡流的本质是感应电流 2.了解电磁阻尼和电磁驱动现象 3.了解涡流的应用和减小涡流危害的方法 说明 不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象 知识点一　涡流 [基 础 梳 理] 1.定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。 2.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。 3.防止：电动机、变压器等设备中应防止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：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代表整块硅钢铁芯。 [要 点 精 讲] 1.对涡流的理解： (1)本质：电磁感应现象。 (2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。 (3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大。故金属块的发热功率很大。 2.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。 3.产生涡流时的能量转化：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。例如，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。 【例1】 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1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1 A.mgb B.mv2 C.mg(b－a) D.mg(b－a)＋mv2 解析　金属块进出磁场的过程有涡流产生，机械能转化为电能，电能转化为内能，最终金属块只能在磁场内运动。由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。选取x轴所在水平面为零重力势能参考面。 初状态机械能E1＝mgb＋mv2 末状态机械能E2＝mga 焦耳热Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋mv2 答案　D 名师点睛　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。 【跟踪训练】 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(　　) 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。 答案　A 知识点二　电磁阻尼和电磁驱动 [基 础 梳 理] 1.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，便于读数。 2.电磁驱动 (1)定义：磁场相对于导体转动时，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，使导体运动起来。 (2)应用：交流感应电动机。 [要 点 精 讲] 要点1　电磁阻尼的产生原理和应用 (1)产生：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼。任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用。 (2)应用举例：使用磁电式电表进行测量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数。由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来。为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼，以使线圈迅速稳定在所示值的位置。电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一原理制成的。 【例2】 如图2所示，条形磁铁用细线悬挂在O点。O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(　　) 图2 A.磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次 B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用 C.磁铁所受到的感应电流对它