2.3涡流电磁阻尼电磁驱动 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

青岛第十九中学 高二集备组 法拉第电磁感应定律 高二物理 第 1页(共 4页) 高二物理 第 2页(共 4页) 2.3-涡流、电磁阻尼和电磁驱动 【学习目标】 1．知道涡流是如何产生的。知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。 2．知道电磁阻尼和电磁驱动。 【学习重点】涡流的产生原因和涡流的作用 【学习难点】涡流的产生原因[来源:学科网] 【课堂学习探究】 一、电磁感应现象的两类情况 1．磁感应强度 B 的变化引起的电磁感应现象 ①磁感应强度增强 ②问题：如果图示磁场的磁感应强度减小， 产生的涡旋电场方向如何？ 应用实例： 电子感应加速器 2.导体在磁场中做切割磁感线运动引起的电场感应现象 二、涡流 1．涡流：块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时，金属 块内产生 状的感应电流。 2．金属块中的涡流也要产生 涡流的解释：当交变电流通过线圈时，穿过铁芯的 不断变化，铁芯会产生涡流。 块状铁芯的电流很强会使铁芯大量发热，浪费大量电能。 3．涡流的利用和防止 （1）涡流的利用 冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入 冶炼炉内金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。 （2）涡流的防止：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。 把块状铁芯换成 。 解释：涂有绝缘层的薄硅钢片叠加的铁芯，在变化的磁场中，产生的涡 流被限制在狭窄的薄片之内，回路的 很大，涡流大为减弱，又 因为硅钢片比普通金属的 大，可以进一步减小涡流损失，电动 机和变压器的铁芯大都使用硅钢片。 三、电磁阻尼 当导体在磁场中做 运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总 是导体的运动，这种现象叫电磁阻尼。 思考：①为什么用铝框做线圈骨架？ ②电表表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？ 四、电磁驱动 如果 相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流会使 导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用叫电磁驱动。 交流异步感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。 总结：感应电流受的的安培力总是 导体与磁场间的相对运动。 【例 1】如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时 间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么？ 图 1 青岛第十九中学 高二集备组 法拉第电磁感应定律 高二物理 第 3页(共 4页) 高二物理 第 4页(共 4页) 【例 2】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，待焊接的金属工件 中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化， 把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 （ ） A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 【课后反馈与演练】 1、用丝线悬挂闭合金属环，悬于 O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属 环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这 种现象吗？ 2、如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内振动，如果空气阻力不计，则： （ ） A．磁铁的振幅不变 B．磁铁做阻尼振动 C．线圈中有逐渐变弱的直流电 D．线圈中逐渐变弱的交流电 3、如图所示，abcd 是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点 O，使金属线框在 竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬 点摩擦和空气阻力不计，则 ( )[来 A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反 B.线框进入磁场区域后，越靠近 OO′线时速度越大，因而产生的感应电流 也越大 C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小[来源:学|科|网 Z|X|X|K] D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能 4、 如图所示，用一根长为 L质量不计的细杆与一个上弧长为 0l 、下弧长为 d0的金属线框的 中点联结并悬挂于 O 点，悬点正下方存在一个上弧长为 2l0、下弧长为 2d0的方向垂直纸面向里 的匀强磁场，且 d0《L。先将线框拉开到如图所示位置，松手后让线框进入磁场，忽略空气阻 力和摩擦。下列说法正确的是 A．金属线框进入磁场时感应电流的方向为： a→b→c→d→a B．金属线框离开磁场时感应电流的方向为： a→d→c→b→a C．金属线框 dc边进入磁场与 ab边离开磁场的速度大小总是相等 D．金属线框最终将在磁场内做等幅摆动 5． 如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交