2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【帮课堂】2022-2023学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第二册）

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 基础导学 要点一、涡流 1．定义 由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流． 2．特点 若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多． 3．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．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、安检门． 5．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：增大铁芯材料的电阻率． (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯． 要点二、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的现象． (2)应用：电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数． 2．电磁驱动 (1)定义：如果磁场相对于导体转动，在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，安培力使导体运动起来的现象． (2)应用：交流感应电动机． 要点突破 突破一：对涡流的成因及涡流中的能量转化 1．涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化．并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的漩涡． 2．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中． (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 3．能量变化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能并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． 4．涡流的利与弊 (1)利：利用涡流原理可制成感应炉来冶炼金属；利用涡流可制成磁电式、感应式电工仪表；电能表中的阻尼器也是利用涡流原理制成的． (2)弊：在电机、变压器等设备中，由于涡流存在，产生附加损耗，同时磁场减弱造成电器设备效率降低． 突破二：电磁阻尼与电磁驱动的理解 1．电磁驱动的原因分析 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来． 楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释． 2．电磁阻尼与电磁驱动的区别 电磁阻尼 电磁驱动 区 别 产生电流的原因 由于导体在磁场中运动 由于磁场相对于导体运动，导体中产生感应电流 安培力方向 安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动 本质联系 都属于电磁感应现象，安培力的作用效果是阻碍导体与磁场间发生相对运动 典例精析 题型一：对涡流现象的理解与分析 例一．高频焊接原理示意图，如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可采用(　　) A．增大交变电流的电压　　　 B．增大交变电流的频率 C．增大焊接缝的接触电阻 D．减小焊接缝的接触电阻 变式迁移1：如图所示，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，则(　　) A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，球滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h 题型二：对电磁驱动以及电磁阻尼的理解以及应用 例二．如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将(　　) A．以相同的转速与磁铁同向转动 B．以较小的转速与磁铁同向转动 C．以相同的转速与磁铁反向转动 D．静止不动 变式迁移2：如图所示，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(　　) 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的作用力始终是阻力 D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力 强化训练 1、 选择题 1、以下为教材中的四幅图，下列相关叙述错误的是（　　） A．甲图是法拉第电磁感应实验，