2.3《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》课件+分层练习（含解析）-人教版高中物理选修二

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人教版高中物理选修二2.3《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》CONTENTS新课导入新课导入在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗?新课讲解电磁感应现象中的感生电场PART 011.在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？磁场变化激发感生电场力导体中自由电荷形成感应电流感生电动势（非静电力）产生导体闭合麦克斯韦的解释2.如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？磁场变强产生顺时针方向的感应电流结论：感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。3.静电场和感生电场的有什么区别？ 4.观察右图电子感应加速器，当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？真空室ii真空室v0=0真空室E感ii电子感应加速器加速原理：磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。涡流PART 021. 观察与思考水为什么会沸腾？镊子为什么会变红？1.定义：根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？变成方盘呢？如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？你知道涡流应用在那些方面，哪些方面我们又应该防止涡流的影响2.涡流的热效应（1）电磁炉电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。2.涡流的热效应（2）真空冶炼炉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的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。3.涡流的磁效应金属探测器、安检门等探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。4.涡流的危害与防止（1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流:①使铁芯发热，（2）防止：增大铁芯的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢。用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。②浪费了能量，③还可能损坏电器。怎样减少涡流损耗？电磁阻尼PART 3分析图中线圈中感应电流的方向和所受安培力的方向，并研究安培力对线圈的运动有何影响?当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动。1.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的运动——电磁阻尼。2.电磁阻尼的应用问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从前向后看产生的感应电流为逆时针方向。2.电磁阻尼的应用问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？（2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？有左手定则知，此时铝框中受到的安培力与运动方向相反，（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？起到了阻尼作用（4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动。2.电磁阻尼的应用电磁阻尼摆电磁驱动PART 41. 观察与思考1.电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。通过刚才的学习，你觉得电磁驱动和电磁阻尼有什么区别和联系？BB3.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系(1)联系： 电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体的相对运动。 (2)区别： 电磁阻尼是导体运动（或者速度较大）时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。电磁驱动是磁场运动，导体静止（或者速度较小）时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。你知道电磁驱动应用在哪些方面吗？ 磁悬浮的基本原理很简单，就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，让磁铁对抗地心引力，让车辆悬浮起来（一般情况下不超过1厘米），然后利用电磁驱动力引导，推动列车前行。1.磁悬浮列车2.交流感应电动机连接到三相电源时能产生旋转的磁场一种交流感应电动机的结构课堂总结课堂总结涡流电磁感应现象中的感生电场涡流、电磁阻尼和电磁驱动电磁阻尼电磁驱动巩固提升巩固提升1.(涡流的应用与防止)(多选)下列器具的工作原理与涡流有关的是(　　)A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热答案:AC解析:电磁炉是利用高频磁场产生涡流来加热食物的,故选项A正确。变压器的铁芯不用一块硅钢,是为了防止涡流损耗电能并烧毁变压器,多块硅钢片彼此绝缘,有效地减小了涡流,选项C正确。2.(涡流的防止)(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,而不是采用一整块硅钢,这是为了(　　)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.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量D.增大铁芯的电阻,以减小发热量答案:BD解析:涡流能使导体发热。变压器的铁芯用相互绝缘的薄片叠加而成,是为了增大铁芯的电阻,以减小涡流,从而减少能量损耗,提高变压器的效率。3.(对电磁阻尼的理解)(多选)电表中的指针和电磁阻尼器如图所示,下列说法正确的是(　　)A.2是磁铁,在1中产生涡流B.1是磁铁,在2中产生涡流C.该装置的作用是使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定答案:AD解析:1在2中转动产生感应电流,感应电流受到安培力的作用阻碍1的转动, A、D正确。4.(对电磁驱动的理解)(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是(　　)A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动答案:AB解析:条形磁铁靠近闭合铝环,无论哪个磁极靠近,都会在铝环中产生感应电流,以阻碍它们的相对运动,故A、B正确。人教版高中物理选修二课程结束