2024届高考物理一轮复习讲义：19.5 涡流、电磁阻尼、电磁驱动

19.5 涡流、电磁阻尼、电磁驱动 要点一.涡流 1.定义 在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡。 所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2.本质及特点 1.本质 涡流的本质是电磁感应现象. 与一般导体或线圈的区别是：金属块自称闭合回路，但是同样遵循电磁感应定律. 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.大小 涡流大小的决定因素：E= I= ①磁场变化越快(越大)，涡流越大。 ②导体的横截面积S越大,涡流越大。 ③导体材料的电阻率越小，涡流越大。 4.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非匀强磁场中运动。 5.对涡流的能量转化 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。 （1）金属块放在变化的磁场中：磁场能转化为电能，最终转化为内能。 （2）如果是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。 6.涡流的防止及应用 1.防止 电动机、变压器等设备中为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。 2.应用 ( 电磁炉的工作原理 )（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。 要点二.电磁阻尼与电磁驱动 1.电磁阻尼 1.产生 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，这种现象称为电磁阻尼． 2.应用 1.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.电磁阻尼还常用于电气机车的电磁制动器中。 2.电磁驱动 1.产生 若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，这种作用常常称为电磁驱动． 2. 应用 交流感应电动机： 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。 特点： 线圈转动方向和磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁转速，即同向异步。 3.电磁阻尼与电磁驱动的比较 电磁阻尼、电磁驱动都是楞次定律“阻碍”的体现．阻碍磁通量的变化，阻碍导体与磁场的相对运动． 电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力方向与导体运动方向相同，为动力 能量 转化 克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能 共同点 两者都是电磁感应现象，导体所受安培力，都在阻碍导体与磁场间的相对运动 页 2 学科网（北京）股份有限公司 题型1.涡流的特点及应用 经典例题 典例1 涡流原理在生产、生活中有广泛应用，在电炉、电磁炉、微波炉、高频冶炼炉中，均不是利用涡流原理工作的是（　　） A．电炉、微波炉 B．电磁炉、微波炉 C．微波炉、高频冶炼炉 D．电炉、电磁炉 典例2 管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管的接缝实施焊接。焊机的原理如图所示，圆管通过一个接有高频交流电源的线圈，线圈所产生的交变磁场使圆管中产生交变电流，电流产生的热量使接缝处的材料熔化将其焊接。焊接过程中所利用的电磁学规律的发现者为（　　） A. 库仑 B. 霍尔 C. 洛伦兹 D. 法拉第 典例3 下列实例中属于利用涡流的是（　　） A．利用微波炉加热食物 B．变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成 C．利用真空冶炼炉冶炼合金钢 D．电动机的线圈绕在铁芯上 巩固提升 巩固1 如图所示为高频电磁炉的工作示意图。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法正确的是（  ） A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的 B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底部产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的 C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的 D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的 巩固2 安检门原理图如图所示，左边门框中有一通电线圈，右边门框中有一接收线圈。若工作过程中某段时间内通电线圈中存在顺时针方向（左视图）均匀增大的电流，则下列说法正确的是（电流方向判断均从左向右观察）（　　） A．有金属片通过时，金属片中会感应出涡流 B．有金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向可能改变 C．无金属片通过时，接收线圈中的感应电流的方向为顺时针 D．无金属片通过时，接收