《人教版 高二物理 選修3-2 第四章：4.7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(共32張PPT)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《人教版 高二物理 選修3-2 第四章：4.7渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)(共32張PPT)（32頁珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、第七節(jié)第七節(jié) 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng) 學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.知道渦流是如何產(chǎn)生的知道渦流是如何產(chǎn)生的 2知道渦流存在對(duì)我們的利與弊，以及知道渦流存在對(duì)我們的利與弊，以及如何利用和防止如何利用和防止 3知道電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)的工作原知道電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)的工作原理，以及在生產(chǎn)實(shí)際和技術(shù)中的應(yīng)用理，以及在生產(chǎn)實(shí)際和技術(shù)中的應(yīng)用 復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧: “互感”和“自感”產(chǎn)生的感互感”和“自感”產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)應(yīng)電動(dòng)勢(shì)是動(dòng)生電動(dòng)勢(shì),還是感生電動(dòng)勢(shì)還是感生電動(dòng)勢(shì)? B E 金金屬屬片片 第四章 電磁感應(yīng) B E 根據(jù)麥克斯韋電磁場(chǎng)理論，當(dāng)如圖所示的，當(dāng)如圖所示的磁
2、場(chǎng)變化時(shí)，周圍空間就會(huì)激發(fā)磁場(chǎng)變化時(shí)，周圍空間就會(huì)激發(fā)感應(yīng)電場(chǎng)，放在其中的導(dǎo)體中的自由電子就會(huì)在此電放在其中的導(dǎo)體中的自由電子就會(huì)在此電場(chǎng)力的作用下，定向移動(dòng)從而產(chǎn)生場(chǎng)力的作用下，定向移動(dòng)從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流是像旋渦一樣的閉合的，這種感應(yīng)電流是像旋渦一樣的閉合的曲線，我們把它叫曲線，我們把它叫渦電流。 如圖所示，線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間如圖所示，線圈接入反復(fù)變化的電流，某段時(shí)間內(nèi)，若電流變大，則其磁場(chǎng)變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理內(nèi)，若電流變大，則其磁場(chǎng)變強(qiáng)，根據(jù)麥克斯韋理論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)。論，變化的磁場(chǎng)激發(fā)出感生電場(chǎng)。導(dǎo)體可以看作是導(dǎo)體可以看作是由許多閉合線圈組成的由許多
3、閉合線圈組成的，在感生電場(chǎng)作用下，這些，在感生電場(chǎng)作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)線圈中產(chǎn)生了感生電動(dòng)勢(shì)，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流。電流。 當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí), ,這個(gè)線圈附近這個(gè)線圈附近的的任何導(dǎo)體任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流-渦流渦流. . 一一、渦流、渦流 1、定義：、定義：塊狀金屬塊狀金屬在變化的磁場(chǎng)中，或在磁場(chǎng)在變化的磁場(chǎng)中，或在磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流。這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路金屬塊內(nèi)自成閉合回路，很像水的旋渦，故叫渦，很像水的旋渦，故叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦
4、流。電流，簡(jiǎn)稱渦流。 3.3.產(chǎn)生的產(chǎn)生的效果效果：若金屬電阻率：若金屬電阻率小，產(chǎn)生的渦流很大，從而產(chǎn)小，產(chǎn)生的渦流很大，從而產(chǎn)生的熱量就很多。生的熱量就很多。 第四章 電磁感應(yīng) 1、如圖所示的真空冶煉爐，利用渦流的熱效應(yīng)、如圖所示的真空冶煉爐，利用渦流的熱效應(yīng)來熔化金屬。交流電的頻率越高，金屬熔爐中的來熔化金屬。交流電的頻率越高，金屬熔爐中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大，金屬材料的電阻率越小，產(chǎn)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大，金屬材料的電阻率越小，產(chǎn)生的渦流熱效應(yīng)就越強(qiáng)。生的渦流熱效應(yīng)就越強(qiáng)。 2、真空冶煉爐優(yōu)點(diǎn)：、真空冶煉爐優(yōu)點(diǎn)： 速度快，溫度易控制，整速度快，溫度易控制，整個(gè)過程在真空中進(jìn)行，能避個(gè)過程在真空中
5、進(jìn)行，能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中，適于冶煉特種合金和屬中，適于冶煉特種合金和特種鋼。特種鋼。 . .真空冶煉爐，高頻焊接爐，電磁爐真空冶煉爐，高頻焊接爐，電磁爐 第四章 電磁感應(yīng) 二、渦流的應(yīng)用一熱效應(yīng) 3 3、高頻焊接機(jī)原理、高頻焊接機(jī)原理：線圈中通以高頻電流，內(nèi)：線圈中通以高頻電流，內(nèi)部焊接工件由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，頻率越部焊接工件由于電磁感應(yīng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，頻率越高，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。由于焊接縫處接觸電高，產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大。由于焊接縫處接觸電阻很大，放出的熱量很多，致使溫度升高將金屬阻很大，放出的熱量很多，致使溫度升高將金屬熔化，焊接在一起。應(yīng)用于焊接
6、自行車車架。熔化，焊接在一起。應(yīng)用于焊接自行車車架。 渦流的利用渦流的利用 第四章 電磁感應(yīng) 渦流的利用渦流的利用 第四章 電磁感應(yīng) 4、電磁爐，爐盤下的線圈中通入交流電，、電磁爐，爐盤下的線圈中通入交流電，使?fàn)t盤上的金屬中產(chǎn)生渦流，從而生熱。使?fàn)t盤上的金屬中產(chǎn)生渦流，從而生熱。 生活中的物理：電磁爐的工作原理生活中的物理：電磁爐的工作原理 電磁灶的臺(tái)面下布滿了金屬導(dǎo)線纏繞的線圈，當(dāng)通上電磁灶的臺(tái)面下布滿了金屬導(dǎo)線纏繞的線圈，當(dāng)通上 交替變化極快的交流電時(shí)，在臺(tái)板與鐵鍋底之間產(chǎn)生交替變化極快的交流電時(shí)，在臺(tái)板與鐵鍋底之間產(chǎn)生 強(qiáng)大的交變的磁場(chǎng)，磁感線穿過鍋體，使鍋底產(chǎn)生強(qiáng)強(qiáng)大的交變的磁場(chǎng)，磁感
7、線穿過鍋體，使鍋底產(chǎn)生強(qiáng) 渦流，當(dāng)渦流受材料電阻的阻礙時(shí)，就放出大量的熱渦流，當(dāng)渦流受材料電阻的阻礙時(shí)，就放出大量的熱 量，將飯菜煮熟。量，將飯菜煮熟。 5、危害：發(fā)熱浪費(fèi)能量 減少渦流的方法：減少渦流的方法： 1.增大回路的電阻增大回路的電阻 2.相互絕緣的薄硅鋼片疊合的鐵芯來代替整塊相互絕緣的薄硅鋼片疊合的鐵芯來代替整塊鐵芯鐵芯 交變電流 交變電流 怎樣減少渦流損耗？ 整塊鐵芯 彼此絕緣的薄片 思考與討論 第四章 電磁感應(yīng) 渦流的防止 變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯不采用整塊金屬，而是變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯不采用整塊金屬，而是由許多相互絕緣的由許多相互絕緣的電阻率很大電阻率很大的薄硅鋼片疊合而成，的薄
8、硅鋼片疊合而成，目的就是為了目的就是為了減弱減弱鐵芯中由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的鐵芯中由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的渦渦流的熱效應(yīng)流的熱效應(yīng)，從而減少電能的損耗，同時(shí)避免破壞，從而減少電能的損耗，同時(shí)避免破壞絕緣層，對(duì)電器起到了保護(hù)的作用。絕緣層，對(duì)電器起到了保護(hù)的作用。 第四章 電磁感應(yīng) 探雷器、安檢門、金屬探測(cè)儀 三、渦流的應(yīng)用一磁效應(yīng) 渦流的利用渦流的利用 線圈 探雷器的長(zhǎng)柄線圈中，通有變化的電流，在其周圍就產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，埋在地下的金屬物品，由于電磁感應(yīng)而形成渦流，渦流的磁場(chǎng)反過來又作用于線圈，使儀器報(bào)警。 第四章 電磁感應(yīng) 渦流的利用渦流的利用 機(jī)場(chǎng)、車站及機(jī)場(chǎng)、車站及重要場(chǎng)所的重要場(chǎng)所的安檢門安檢
9、門及工作人員手上的及工作人員手上的探測(cè)器探測(cè)器，也是利用，也是利用與探雷器類似的電與探雷器類似的電磁感應(yīng)原理使儀器磁感應(yīng)原理使儀器報(bào)警，來探測(cè)進(jìn)出報(bào)警，來探測(cè)進(jìn)出人員身上攜帶的金人員身上攜帶的金屬物品。屬物品。 第四章 電磁感應(yīng) 門框門框 交流電交流電 報(bào)警電路 線圈線圈 c.安檢門安檢門 演示實(shí)驗(yàn)演示實(shí)驗(yàn) 如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁如圖所示，彈簧下端懸掛一根磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵，將磁鐵托起到某高度后釋放，磁鐵能振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來。如果在鐵能振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來。如果在磁鐵下端放一固定線圈，會(huì)有什么現(xiàn)磁鐵下端放一固定線圈，會(huì)有什么現(xiàn)象？象？ 1、電磁阻尼：、電磁阻尼：導(dǎo)體在
10、磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力而總是要阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)使導(dǎo)體受到安培力而總是要阻礙導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象。動(dòng)的現(xiàn)象。 應(yīng)用應(yīng)用: :磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺等磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺等. . 四、渦流的應(yīng)用-機(jī)械效應(yīng) 思考與討論思考與討論 為什么磁電式電表的線圈要用鋁框做骨架呢？為什么磁電式電表的線圈要用鋁框做骨架呢？ 電學(xué)測(cè)量?jī)x器要求指針的擺動(dòng)很快停下來，也是電學(xué)測(cè)量?jī)x器要求指針的擺動(dòng)很快停下來，也是利用了鋁框中產(chǎn)生的渦流，從而通過磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)渦流利用了鋁框中產(chǎn)生的渦流，從而通過磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)渦流的作用力阻礙它們的擺動(dòng)，使指針能很快地指
11、到示數(shù)的作用力阻礙它們的擺動(dòng)，使指針能很快地指到示數(shù)的位置上。的位置上。 第四章 電磁感應(yīng) (2)、微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)為何應(yīng)該、微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)為何應(yīng)該 把兩個(gè)接線柱連在一起？把兩個(gè)接線柱連在一起？ 思考與討論 微安表是一種高靈敏度，高精度電流表，表內(nèi)的指針因振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生搖擺，劇裂搖擺會(huì)使微安表造成指針打偏、降低靈敏度、或失靈等。故在運(yùn)輸中，用導(dǎo)線短路兩接線柱，使表頭線圈閉合產(chǎn)生電磁阻尼，大大降低因外界的搖擺、振動(dòng)對(duì)表頭的影響。 第四章 電磁感應(yīng) 磁鐵的旋轉(zhuǎn)使線圈跟著轉(zhuǎn)動(dòng)： 第四章 電磁感應(yīng) 2.電磁驅(qū)動(dòng)：電磁驅(qū)動(dòng)：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作動(dòng)時(shí)，感
12、應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來的現(xiàn)象用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來的現(xiàn)象 四、渦流的應(yīng)用-機(jī)械效應(yīng) 2 2、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的、交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的 原理工作的。原理工作的。 電磁阻尼是電磁阻尼是安培力充當(dāng)阻力安培力充當(dāng)阻力; ; 電磁驅(qū)動(dòng)是電磁驅(qū)動(dòng)是安培力充當(dāng)動(dòng)力安培力充當(dāng)動(dòng)力 安培力的作用都是安培力的作用都是阻礙阻礙它們間的它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系：區(qū)別和聯(lián)系： 1 1、在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，如圖?，F(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)一個(gè)條形磁鐵，如圖?，F(xiàn)有
13、銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去。各物點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去。各物塊在碰上磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況是塊在碰上磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A、都做勻速運(yùn)動(dòng)、都做勻速運(yùn)動(dòng) B、甲做加速運(yùn)動(dòng)、甲做加速運(yùn)動(dòng) C、乙做勻速運(yùn)動(dòng)、乙做勻速運(yùn)動(dòng) D、丙做勻速運(yùn)動(dòng)、丙做勻速運(yùn)動(dòng) 練習(xí)練習(xí) D 2.下列哪些措施是為了防止渦流的危害下列哪些措施是為了防止渦流的危害（ ） A、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋 B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上架，把線圈
14、繞在鋁框上 C、變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用、變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成 D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層導(dǎo)電的氧化層 CD 3.3.如圖所示是高頻焊接原理示意圖線圈中通以高頻變?nèi)鐖D所示是高頻焊接原理示意圖線圈中通以高頻變化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電化的電流時(shí)，待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，流通過焊縫產(chǎn)生大量熱量，將金屬融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是而工件其他部分
15、發(fā)熱很少，以下說法正確的是 A A電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快 B B電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快 C C工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小 D D工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大工件上只有焊縫處溫度升的很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大 4、如圖所示，、如圖所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)O，使金屬塊在豎直平面，使金屬塊在豎直平面內(nèi)來回?cái)[
16、動(dòng)的過程穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，內(nèi)來回?cái)[動(dòng)的過程穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力不計(jì)，則力不計(jì)，則( ) A.線框進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，而且電流線框進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，而且電流的方向相反的方向相反 B.線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，越靠近線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，越靠近OO線時(shí)速度越大，因而產(chǎn)線時(shí)速度越大，因而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越大生的感應(yīng)電流也越大 C.線框開始擺動(dòng)后，擺角會(huì)越來越小，擺角線框開始擺動(dòng)后，擺角會(huì)越來越小，擺角 小到某一值后將不再減小小到某一值后將不再減小 D.線框擺動(dòng)過程
17、中，機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為線線框擺動(dòng)過程中，機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為線 框電路中的電能框電路中的電能 AC 5、著名物理學(xué)家弗曼曾設(shè)計(jì)過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，如圖、著名物理學(xué)家弗曼曾設(shè)計(jì)過一個(gè)實(shí)驗(yàn)，如圖所示所示.在一塊絕緣板上中部安一個(gè)線圈，并接有電在一塊絕緣板上中部安一個(gè)線圈，并接有電源，板的四周有許多帶負(fù)電的小球，整個(gè)裝置支源，板的四周有許多帶負(fù)電的小球，整個(gè)裝置支撐起來撐起來.忽略各處的摩擦，當(dāng)電源接通的瞬間，下忽略各處的摩擦，當(dāng)電源接通的瞬間，下列關(guān)于圓盤的說法中正確的是（列關(guān)于圓盤的說法中正確的是（ ） A.圓盤將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) B.圓盤將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤將順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng) C.圓盤不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng) D.無法確定圓盤是否會(huì)動(dòng)無法確定圓盤是否會(huì)動(dòng) A
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