4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-2）

4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 电磁感应 第 4 章 复习巩固 若环中磁场向上增强，回路中是否有感应电流产生？如果环不断变粗直到变成一个圆盘，盘中是否会有感应电流产生？ 若将线圈绕在铁块上，线圈中通有变化的电流，铁块中是否有感应电流产生？ 电磁感应 第 4 章 2 情境导入 既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？ 1)在感生电场中放入单匝线圈能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？ 2)在感生电场中放入金属圆盘能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？ 感生电场 导体中自由电荷 感生电场力 感应电流 涡流 像漩涡一样 的闭合曲线 磁场增强 感生电场( 涡旋电场 ) 变化的磁场在周围空间激发的电场 2、本质：电磁感应。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。 1、定义:当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。 一.涡流 3、条件： （1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化 （2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路 （1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中 磁场能→电能→内能 （2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动 机械能（克服安培力做功）→电能→内能 4、产生涡流的两种情况： 电磁感应 第 4 章 5、说明： （1）涡流的特点 金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。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）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。 注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。 电磁感应 第 4 章 对涡流本质的理解 磁通量发生变化 导体内部等效许多闭合电路 涡流 产生感应电动势 电流随时间变化 导体进出磁场或在非匀强磁场中运动 2.下列做法中线圈可能产生涡流吗? A．放在匀强磁场中 B．块放在变化的磁场中 C．在匀强磁场中做匀速运动 D．在匀强磁场中做变速运动 E．在非匀强磁场中做匀速运动 F．在非匀强磁场中做匀速运动，线圈有缺口 G . 进入或离开（匀强或非匀强）磁场中 1.图中磁场垂直加在圆盘上不能产生涡流的是 6、涡流的应用——涡流的热效应 涡流 该处电阻大还是小？ 真空冶炼炉 高频焊接 电磁炉 低频或直流不行？ 涡流的热效应：金属块中的涡流要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。 涡流热效应的应用 真空冶炼炉 电磁炉 高频焊接机 涡流的应用——涡流的磁效应 磁通量发生变化 导体内部等效许多闭合电路 涡流 产生感应电动势 电流随时间变化 （互感）反作用于线圈使仪器报警 金属探测仪 安检门 地雷探测仪 门框 ~ 交流电 报警电路 线圈 涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 涡流磁效应的应用 线圈 探雷器 金属探测仪 安检门 危害：电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。 涡流的危害——防止 涡流的危害： 在各种电动机、变压器中，涡流是非常有害的。 它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废。 其次涡流发热要消耗额外的能量，会使电动机、变压器的效率降低。 涡流如何防止？ 在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器 减少涡流的途径 （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 防止（减少涡流的途径）： 1 下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层 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