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选修3-2 第4章第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 导学案


高二物理选修 3-2 导学案 第四章第 7 节《涡流、电磁阻尼和电磁驱动 A/B》 课前复习 新课学习

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1、感生电场的形成。 2、楞次定律的推论。 § 4. 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 A/B

学习目标 1、了解涡流是怎么产生的,了解电磁阻尼和电磁驱动。 2、了解涡流现象的利用和危害。 3、通过对涡流实例的分析,了解涡流现象在生活和生产中的应用。 学习重点、难点 重点:涡流的形成,电磁驱动和电磁阻尼。 难点:利用涡流及电磁驱动和电磁阻尼解释相关现象。 学习过程: 一、涡流 1、阅读课本了解涡流是怎样形成的? 线圈中电流随时间变化时,在线圈附近的导体中产生旋涡状的 感应电流。称作涡流。 2、阅读课本了解涡流在实际生产和生活中有何应用?有何危害? 应用:真空冶炼金属、高频焊接、地雷探测器、安检门、电磁炉。 防止办法:①增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。 ②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯 实例:电动机、变压器等。 二、电磁阻尼 1、阅读课本了解什么叫电磁阻尼? 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 体运动的现象称为电磁阻尼。 2、阅读课本“思考与讨论”回答:磁电式仪表的指针为何偏转?为什么用做线圈的 骨架? 外加电流使线圈在安培力作用下转动,指针偏转;铝框内磁通量变化产生涡流,受 安培力作用抑制指针的摆动,使指针较快地稳定在指示位置上。 3、思考:运输灵敏电流表时为什么要用导体把两个接线柱连在一起? 与线圈构成闭合回路,当运输过程中指针摆动时,产生电磁阻尼抑制指 针摆动。 三、电磁驱动 1、阅读课本了解电磁驱动是怎样实现的? 磁场相对导体运动时,导体中会产生感应电流,感应电流使导体受安培 力作用而运动的现象。 2、右图中,一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间,可以绕支点自由转

动。转动磁极,铝框会随磁极一起转动。怎样解释铝框的运动? 当蹄形磁铁转动时,通过铝框的磁通量发生变化而产生感应电流,感应电流所受的 安培力阻碍磁通量的变化使铝框随蹄形磁铁转动。 其他实例:发电机、交流感应电动机等。 3、思考:弹簧上端固定,下端悬挂一根磁铁,将磁铁托到某一高度后放开,磁铁能 振动较长一段时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈, 使磁铁上下振动时穿过它(右图所示) ,磁铁就会很快停下来。解释这 个现象,并说明此现象中的能量转化情况。 当磁铁上下振动时,穿过闭合线圈的磁通量发生变化而产生感应电流 阻碍磁铁的相对运动,弹簧及磁铁的机械能损失较快,故磁铁能很快 停下来。

课堂练兵
1、磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架,把线圈绕在铝框上,这样做的目的是 BC ) A、防止涡流而设计的 C、起电磁阻尼的作用 B、利用涡流而设计的 D、起电磁驱动的作用



2、变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因 为( BD ) A、增大涡流,提高变压器的效率 B、减小涡流,提高变压器的效率 C、增大铁芯中的电阻,以产生更多的热量 D、增大铁芯中的电阻,以减小发热量 3、在水平放置的光滑导轨上,沿导轨固定一个条形磁铁,右图所示。现有铜、 铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙,使它们从导轨上的 A 点以某一初速度向磁铁 滑去,各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是( C )

1

A、都做匀速运动 C、甲、乙做减速运动

B、甲、乙做加速运动 D、乙、丙做匀速运动

C、线圈从磁场内滑到磁场外过程,必做减速运动 D、线圈从磁场内滑到磁场外过程,必定放热 8、右图所示,让一金属圆盘接近磁铁的两极,但不接触。使磁铁转动,圆盘也 会跟着转动。请解释其原因。 当磁铁旋转起来时,紧靠磁铁的金属圆盘因电 磁感应而产生涡流,根据楞次定律,涡流与磁 场相互作用,驱动圆盘运动。 9、 右图所示是利用高频交流电焊接自行车 车架的原理示意图。当线图中通以高频交流电 时,待焊接的车架中就会产生感应电流,使得焊缝处金属熔化而焊接起来。 (1)为什么在其他条件不变的情况下,交流电流的频率越高,焊接越快?

4、一块铜片置于右图所示的磁场中,如果用力把这铜片从磁场拉出或把它进一 步推入,在这两个过程中有关磁场对铜片的作用力,下列叙述正确的是( AB ) A、拉出时受到阻力 C、 力 5、右图所示,在 O 点正下方有一个具有理想边界的磁场, 铜环在 A 点由静止释放向右摆至最高点 B。不考虑空气阻力, 则下列说法正确的是( B ) A、此现象为电磁驱动 C、A 点低于 B 点 B、此现象为电磁阻尼 B、推入时受到阻力 D、推入时不受磁场

(2)为什么焊接过程中,待焊接的焊缝处已被熔化而车架的其他部分并不是很 D、铜环将做等幅摆动 热? (1)依据高频焊接的原理可知,当线圈中接入高频电流时,待焊车架内就会产 生电磁感应,出现涡电流,由电磁感应的知识可判断当线圈中电流频率越高时,车 架中的磁通量改变越快,产生的感应电流越强,在其他条件不变的情况下,涡电流 的热功率就越大。 (2)在待焊处,显然接触电阻比其他部分大,而通过的涡电流又一样,故焊接 处的热功率比其他位置大得多。

6、右图所示,闭合金属环从曲面上 h 高处滚下,又沿曲面 的另一侧上升,设环的初速为零,摩擦不计,曲面处在图示磁场 中,则( BD ) A、若是匀强磁场,环滚上的高度小于 h B、若是匀强磁场,环滚上的高度等于 h C、若是非匀强磁场,环滚上的高度等于 h D、若是非匀强磁场,环滚上的高度小于 h 7、右图所示,一光滑水平桌面的左半部分处于竖直向下的匀 强磁场内,当一电阻不计的环形导线圈在此水平桌面上向右以某 一速度开始滑行时( A CD ) A、若整个线圈在磁场内,线圈一定做匀速运动 B、线圈从磁场内滑到磁场外过程,必做加速运动

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高二物理选修 3-2 导学案 第四章第 7 节《涡流、电磁阻尼和电磁驱动 A/B》

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10、右图所示,在光滑的水平面上有一半径 r=10 cm、电阻 R=1Ω 、质量 m=1kg 的金属环, 以速度 v=10m/s 向一有界磁场滑去, 匀强磁场方向垂直于纸面向里, B=0.5 T,从环刚进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时,圆环释放了 32 J 的热量。求: (1)此时圆环中电流的瞬时功率; (2)此时圆环运动的加速度。 解:(1)设此时环的速度为υ ',由能量守恒可得:
1 1 m? 2 ? m? '2 ? Q 2 2

E=2Brυ ' I=E/R P=I2R 得:P=0.36W (2)F 安=2BIr a=F 安/m=0.06m/s2 方向水平向左。

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