第二章 第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动-【高考领航】2023-2024学年高中物理选择性必修第二册同步核心辅导与测评（教科版）

第3节　涡流　电磁阻尼　电磁驱动 新课程目标 核心素养 1.通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。 2.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。 3.了解电磁阻尼和电磁驱动。 1.物理观念：了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动的概念。解释自然现象，解决实际问题。 2.科学思维：了解涡流的原理，能在问题情境中应用其性质进行分析，获得结论。观察电磁阻尼和电磁驱动现象，了解电磁阻尼和电磁驱动的原理及其在生活、生产中的应用。 3.科学探究：通过生活中的涡流、电磁阻尼和电磁驱动的实例，理解电磁感应现象。 　涡流 1．定义：由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫作涡电流，简称涡流。 2．特点：金属块中的涡流会释放出大量的焦耳热。 3．防止和应用 (1)防止：为了降低涡流造成的损耗，变压器和电机中的铁芯都不用整块金属，而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成的。 (2)应用：涡流热效应，如真空冶炼炉、电磁炉；涡流磁效应，如探雷器、安检门。 　电磁阻尼和电磁制动 1．电磁阻尼 (1)定义：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫作电磁阻尼。 (2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针很快停止摆动，使指针能很快稳定指到读数位置上。 2．电磁制动：在要进行制动时，列车前进时带动电动机线圈转动，而产生感应电流，磁场对它的安培力起着制动的作用，列车前进的动能转化为电能。 　电磁驱动 1．定义：当磁体转动起来后，圆盘中产生涡流，磁场对此涡流所施加的安培力阻碍它与磁体的相对运动。因而圆盘跟着磁体运动起来，这种感应电流受到安培力使物体运动的现象称为电磁驱动。 2．应用：交流感应电动机，由定子和转子两大部分组成。 [课前小练] 思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(√) (2)涡流有热效应，但没有磁效应。(×) (3)在硅钢中不能产生涡流。(×) (4)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律和法拉第电磁感应定律。(√) (5)电磁阻尼是由于电磁感应中安培力阻碍导体与磁场的相对运动产生的，而电磁驱动是由于电磁感应现象中安培力增强磁场与导体间的相对运动产生的。(×) 　对涡流的理解 [思考探究] 如图所示为电磁炉加热原理图。电磁炉的锅具为什么用平底的铁锅？ 电磁炉加热原理图 提示：电磁炉中变化的电场在平底的铁锅底部产生涡流，从而使得锅底温度升高，起到加热做饭或炒菜的作用。 [思维深化] 1．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变化的磁场中运动。 2．产生涡流时的能量转化 (1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能。 (2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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。 　电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具，完全区别于所有传统的有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(　　) A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用 D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 解析：B　电磁炉通电线圈加直流电，会产生恒定磁场，穿过锅底的磁通量不会发生变化，不能产生涡流，所以没有加热效果，A错误；电磁炉的原理是磁场感应涡流加热，即利用交变电流通过线圈产生交变磁场，所以电磁炉通过线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，B正确；在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，不会影响涡流的产生，因此不会影响电磁炉的加热作用，C错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，不会产生涡流，而不是因为导热性能较差，D错误。 　如图是高频焊接原理示意图。当线圈中通以高频交流电时，待焊工件中就会产生感应电流，感应电流产生的热量将金属熔化，把工件焊接在一起。很多自行车架就是用这种办法焊接的。下列说法正确的是(　　) A．通电时，待焊工件的各个位置都将发热熔化，以完成焊接 B．交流电的峰值不变，若频率越高，则焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升高得很快，是因为焊缝处比工件的其他部分电阻小 D．改换成直流电源，一样可以完成焊接工作 解析：B　高频焊接利用高频交变电流产