2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2022-2023学年高二物理新教材基础+巩固+提升三级跳

新教材 基础 巩固 提升三级跳 第二章 电磁感应 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 基础知识 知识点梳理： 知识点一．涡流 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．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。 （4）产生涡流的两种情况：块状金属放在变化的磁场中；块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3．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。 4．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。 5．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。 知识点二．电磁阻尼和电磁驱动 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）产生原理的理解： 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。 （3）应用 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。 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。 预习基础： 一、判断题 1．依据下面情境，判断下列说法对错。 如图所示，物理课上老师做了这样一个实验，将一厚度均匀且足够长的光滑铝板固定在绝缘支架上，铝板与水平面间的夹角为，现将一质量为的永磁体静止放置在铝板的上端，它将沿斜面向下运动。（重力加速度为） （1） 永磁体先做加速度逐渐变小的变加速运动，且，再做匀速运动。( ) （2） 永磁体做加速度为的匀加速直线运动，且。( ) （3） 永磁体重力势能先逐渐减小，最后保持不变。( ) （4） 永磁体动能先逐渐增加，最后保持不变。( ) （5） 永磁体运动过程中机械能守恒。( ) 二、填空题 2．电磁炉是利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，磁化铁质锅底，使之形成无数个小涡流，加快锅底分子运动，锅底自身高速发热达到加热食物的目的，其工作原理如图所示． (1)使用微型电脑控制的电磁炉加热时不产生明火、无烟尘、无废气、清洁、安全、高效节能，是现代家庭中理想的灶具，请写出电磁炉在使用中触及到的物理知识(只写两点)：________________和________________． (2)在使用电磁炉加热食物时，电磁炉和锅之间的传热方向是：由________传递给________；使用电磁炉加热食物的过程中要消耗________能得到________能． (3)“多宝”牌电磁炉某一款式性能参数如下表所示： 根据表中的参数分析，电磁炉与普通的电加热器相比，有哪些优点？__________________和_______________ (请写出两点) 3．直流电动机转动时产生的电动势总要________(填消弱或加强)电源电动势的作用，所以将其称为反电动势，电动机有负载时比空载时产生的反电动势________(填大或小)． 4．用来冶炼合金钢的真空___________，炉外有___________，线圈中通入___________电流，炉内的金属中产生___________，涡流产生的___________使金属熔化并达到很高的温度。 5．如图所示为生产中常用的一种延时继电器的示意图．铁芯上有两个线圈A和B、线圈A跟电源连接，线圈B的两端接在一起，构成一个闭合电路．在断开开关S的时候，线圈A中电流变小至消失时，铁