高中物理 第一章 電磁感應(yīng) 第七節(jié) 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用學(xué)案 粵教版選修3-2

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1、 第七節(jié)　渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1．知道渦流是如何產(chǎn)生的． 2．知道渦流對(duì)我們有不利和有利的兩方面，以及如何利用和防止． 3．知道渦流加熱和渦流制動(dòng)． 重點(diǎn)：渦流的概念及其應(yīng)用． 難點(diǎn)：渦流應(yīng)用的實(shí)例分析． 一、渦流現(xiàn)象 導(dǎo)體內(nèi)部發(fā)生電磁感應(yīng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象，稱為渦流現(xiàn)象．導(dǎo)體的外周長(zhǎng)越長(zhǎng)，交變磁場(chǎng)的頻率越高，渦流就越大． 二、電磁灶與渦流加熱 電磁灶采用了磁場(chǎng)感應(yīng)渦流加熱原理，因此利用交變電流通過(guò)線圈產(chǎn)生交變磁場(chǎng)． 三、感應(yīng)加熱 足夠大的導(dǎo)體中產(chǎn)生很大的渦流，導(dǎo)體中電流可以發(fā)熱，使金屬受熱甚至融化，人們根據(jù)這個(gè)原理，制造出了感應(yīng)爐，

2、用來(lái)冶煉金屬． 預(yù)習(xí)交流 在感應(yīng)加熱中，是使用高頻交流電源好，還是使用低頻交流電源好？為什么？ 答案：使用高頻電源好，感應(yīng)加熱就是利用感應(yīng)電流產(chǎn)生的熱量，感應(yīng)電流適當(dāng)大些較好，當(dāng)使用高頻交流電源時(shí)，它產(chǎn)生高頻變化的磁場(chǎng)，磁場(chǎng)中導(dǎo)體內(nèi)的磁通量變化非常迅速，產(chǎn)生較大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流，加熱效果會(huì)更好． 四、渦流制動(dòng)、探測(cè)及消除 金屬盤(pán)在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，從而產(chǎn)生一個(gè)動(dòng)態(tài)阻尼力，激起渦流，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)．生產(chǎn)、生活中，有時(shí)也要避免渦流效應(yīng)，以降低能耗． 渦流的理解 讓學(xué)生觀察變壓器的鐵芯，研究其結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？并思考為什么要這樣設(shè)計(jì)呢？ 答案：它的鐵芯不是一整塊金屬，而是由許多薄

3、片疊合而成的．這樣設(shè)計(jì)的目的是為了減小渦流的影響． 某磁場(chǎng)磁感線如下圖所示，有銅盤(pán)自圖示A位置落至B位置，在下落過(guò)程中，自上向下看，線圈中的渦流方向是（　?。? A．始終順時(shí)針　　　　　　B．始終逆時(shí)針 C．先順時(shí)針再逆時(shí)針 D．先逆時(shí)針再順時(shí)針 答案：C 解析：把銅盤(pán)從A至B的全過(guò)程分成兩個(gè)階段處理：第一階段是銅盤(pán)從A位置下落到具有最大磁通量的位置O，此過(guò)程中穿過(guò)銅盤(pán)磁通量的磁場(chǎng)方向向上且不斷增大，由楞次定律判斷感應(yīng)電流方向（自上向下看）是順時(shí)針的；第二階段是銅盤(pán)從具有最大磁通量位置O落到B位置，此過(guò)程中穿過(guò)銅盤(pán)磁通量的磁場(chǎng)方向向上且不斷減小，且由楞次定律判得感應(yīng)

4、電流方向（自上向下看）是逆時(shí)針的，故C項(xiàng)正確． 1．渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循電磁感應(yīng)定律． 2．磁場(chǎng)變化越快（越大），導(dǎo)體的外周長(zhǎng)越長(zhǎng)（S越大），導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大． 1．如下圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是（　?。? A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線上 B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)將做等幅擺動(dòng) 答案：B 解析：銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)環(huán)的磁通量發(fā)生變化，故環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，損耗一定的

5、機(jī)械能．故A點(diǎn)高于B點(diǎn)． 2．下列實(shí)例中屬于利用渦流的是（　?。? A．電磁阻尼裝置 B．變壓器的鐵芯用薄硅鋼片疊壓而成 C．金屬工件的高頻焊接 D．日光燈電路中鎮(zhèn)流器的線圈中加入鐵芯 答案：AC 解析：A是利用渦流的阻尼作用，如電流表里的鋁框；B是減小渦流產(chǎn)生的熱效應(yīng)；C是利用渦流的熱效應(yīng)；D是改變線圈的自感系數(shù)，不是渦流問(wèn)題． 3．如下圖所示，金屬球（銅球）下端有通電的線圈，今把小球拉離平衡位置后釋放，此后關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況是（不計(jì)空氣阻力）（　　）． A．做等幅振動(dòng) B．做阻尼振動(dòng) C．振幅不斷增大 D．無(wú)法判定 答案：B 解析：小球在通電線圈的磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)

6、，小球中產(chǎn)生渦流，故小球要受到安培力作用，從而阻礙它的相對(duì)運(yùn)動(dòng)做阻尼振動(dòng)． 4．磁電式儀表的線圈通常用鋁框作骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是（　?。? A．防止渦流 B．利用渦流 C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用 答案：BC 解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成渦流．渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)，所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起阻尼制動(dòng)的作用，正確的是B、C兩項(xiàng)． 5．有一個(gè)銅盤(pán)，輕輕撥動(dòng)它，能長(zhǎng)時(shí)間地繞軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)．如果在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤(pán)邊緣，但并不與銅盤(pán)接觸，銅盤(pán)就能在較短時(shí)間內(nèi)停止．分析這個(gè)現(xiàn)象產(chǎn)生的原因． 答案：見(jiàn)解析． 解析：無(wú)磁鐵時(shí)，輕輕撥動(dòng)銅盤(pán)，能長(zhǎng)時(shí)間轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明銅盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到的阻力很小．當(dāng)放蹄形磁鐵后，轉(zhuǎn)動(dòng)的銅盤(pán)中會(huì)產(chǎn)生渦流，即產(chǎn)生了電能．根據(jù)能量守恒，銅盤(pán)的機(jī)械能將減小，因此會(huì)在短時(shí)間內(nèi)停止． 3