2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动ppt课件（含视频）-（2019） 新人教版高中物理高二上学期选择性必修二.rar

2.3 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动涡流、电磁阻尼和电磁驱动第二章第二章 电磁感应电磁感应新人教版新人教版 选择性必修二选择性必修二这两种灶给锅加热的原理是什么？这两种灶给锅加热的原理是什么？电磁炉的加热原理是什么？电磁炉的加热原理是什么？金属环为什金属环为什么产生电流？么产生电流？什么力使自由什么力使自由电子定向移动？电子定向移动？猜：会不会是猜：会不会是磁场施加的力磁场施加的力洛伦兹力、电洛伦兹力、电场力、其它力？场力、其它力？自由电子定自由电子定向移动向移动自由电子受自由电子受到力的作用到力的作用假设：变化的假设：变化的磁场在周围空磁场在周围空间激发的电场间激发的电场能够解释：能够解释：电磁感应现象电磁感应现象中产生的电流中产生的电流BE英英麦克斯韦认为：麦克斯韦认为：磁场变化时磁场变化时会在周围空间会在周围空间激激发发一种电场一种电场-感生电场感生电场闭合闭合导体中的导体中的自由电荷自由电荷在在感感生电场生电场下做下做定向运动定向运动产生感应电流产生感应电流（感生电动势）（感生电动势）BE感生电场感生电场( (涡旋电场涡旋电场):):变化的磁场在周围空间激发的电场。变化的磁场在周围空间激发的电场。方向方向: :就是感生电流的方向，用楞次定律判断就是感生电流的方向，用楞次定律判断感生电场线感生电场线: :是闭合的曲线。是闭合的曲线。2 2、感生电场与感生电动势：、感生电场与感生电动势：感生电动势：感生电动势：由感生电场产生的感应电动势。由感生电场产生的感应电动势。 感生电动势所对应的感生电动势所对应的非静电力非静电力是是感生电场感生电场对自由电荷的作用。对自由电荷的作用。感生电场感生电场是产生是产生感生电动势的原因。感生电动势的原因。3 3、感生电场、感生电场应用实例应用实例-电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器: :应用感生电场应用感生电场来来加速加速电电子的一种设备子的一种设备。柱柱形形电磁铁：电磁铁：产生变化的磁场；产生变化的磁场；环形真空管道：环形真空管道：是电子运行是电子运行的的轨道轨道工作过程：工作过程：磁场磁场发生变化发生变化时，就会沿管道方向时，就会沿管道方向产生产生感生电场感生电场。射入其中的电子就。射入其中的电子就受到感生受到感生电场的持续作用电场的持续作用而不断加速而不断加速。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？电子加速？3 3、感生电场感生电场应用实例应用实例-电子感应加速器电子感应加速器电子带负电电子带负电电场应沿顺时针方向电场应沿顺时针方向由楞次定律可知：原磁场应该由弱变强由楞次定律可知：原磁场应该由弱变强二、涡流二、涡流1 1、定义：、定义：由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流。由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流。所以把它叫做涡电流，简称涡流。所以把它叫做涡电流，简称涡流。如图中的虚线所示如图中的虚线所示若金属电阻率若金属电阻率很小很小，则涡流往往，则涡流往往很强很强，产，产生的热量生的热量很多很多。 2 2、特点：、特点：（3 3）利用涡流冶炼金属的）利用涡流冶炼金属的优点：优点： 速速度快，温度易控制，整个过程在真空度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特种合金和特种的金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。钢。3 3、应用、应用（2 2）真空冶炼炉真空冶炼炉原理：原理：利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产生的涡流热效应就越强。生的涡流热效应就越强。（1 1）涡流）涡流热热效应：真空冶炼炉，电磁炉。效应：真空冶炼炉，电磁炉。高频感应加热，冶炼金属高频感应加热，冶炼金属（4 4）涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。）涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 探雷器探雷器金属探测仪金属探测仪4 4、危害：、危害：线圈中流过变化的电流线圈中流过变化的电流, ,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热在铁芯中产生的涡流使铁芯发热, ,浪费了能量浪费了能量, ,还可能损坏电器。还可能损坏电器。5 5、防止（减少涡流的途径）：、防止（减少涡流的途径）：增大铁芯材料的电阻率增大铁芯材料的电阻率, ,常用的材料是硅钢。常用的材料是硅钢。用硅钢片做变用硅钢片做变压器的铁芯压器的铁芯交变电流交变电流交变电流交变电流整块铁心整块铁心彼此绝缘的薄片彼此绝缘的薄片用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。三、电磁阻尼三、电磁阻尼1 1、定义：当导体在磁场中运动时、定义：当导体在磁场中运动时, ,感应电流会使导体受到安培力感应电流会使导体受到安培力, ,安培安培力的方向总是阻碍导体的运动力的方向总是阻碍导体的运动电磁阻尼电磁阻尼。2 2、应用、应用: :磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等. .(1)(1)为什么用铝框做线圈骨架？能否用塑料框、铁框或铜框做线圈骨架？为什么用铝框做线圈骨架？能否用塑料框、铁框或铜框做线圈骨架？铝框用铝框的原因：当框在磁场中运动做切割磁感线运动时产生感应电用铝框的原因：当框在磁场中运动做切割磁感线运动时产生感应电流，框受到安培力，且安培力阻碍框的运动使指针能迅速停止，就流，框受到安培力，且安培力阻碍框的运动使指针能迅速停止，就是电磁阻尼现象。是电磁阻尼现象。框用铝的原因：框用铝的原因：1 1、铝质量轻；、铝质量轻；2 2、导电性好；、导电性好；3 3、铝的价格便宜，大量使用节约成本。、铝的价格便宜，大量使用节约成本。思考与讨论思考与讨论: :(2)(2)微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？微安表是一种高灵敏度，高微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。敏度、或失灵等。故在运输中，故在运输中，用导线短路两接线柱，使表头用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。头的影响。 (3)(3)弹簧振子演示电磁阻尼现象弹簧振子演示电磁阻尼现象四、电磁驱动四、电磁驱动1 1、定义：当磁场相对于导体转动时，在导体中会产生感应电、定义：当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。流，感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来的现象。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。2 2、应用：、应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动（图磁场，磁场中的导线框也就随着转动（图2.3-112.3-11）。就这样，）。就这样，电动机（图电动机（图2.3-122.3-12）把电能转化成机械能。）把电能转化成机械能。3 3、电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系、电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系联系：联系：安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。区别：区别：电磁阻尼是导体相对于磁场运动电磁阻尼是导体相对于磁场运动; ; 电磁驱动是磁场相对于导体运动。电磁驱动是磁场相对于导体运动。1 1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）A A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上C C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成叠合而成D D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层随堂练习随堂练习2 2、高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大，下列措施不可采用是（）接处产生的热量较大，下列措施不可采用是（）A A减小焊接缝的接触电阻减小焊接缝的接触电阻B B增大焊接缝的接触电阻增大焊接缝的接触电阻C C增大交变电流的电压增大交变电流的电压D D增大交变电流的频率增大交变电流的频率3 3、涡流会使金属发热、涡流会使金属发热, ,人们利用这个原理制成了电磁灶。关于电人们利用这个原理制成了电磁灶。关于电磁灶磁灶, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( () )。A.A.电磁灶都是用高频交流电工作的电磁灶都是用高频交流电工作的B.B.高频电磁灶有加热线圈高频电磁灶有加热线圈, ,可以通过热传导将热能传导给锅体及可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物锅内食物C.C.电磁灶和微波炉是一个道理电磁灶和微波炉是一个道理, ,工作原理是一样的工作原理是一样的D.D.无论哪种电磁灶无论哪种电磁灶, ,都是利用涡流原理工作的都是利用涡流原理工作的D4 4、如图所示、如图所示, ,四根等长的铝管和铁块四根等长的铝管和铁块( (其中其中C C中铝管不闭合中铝管不闭合, ,其他两根其他两根铝管及铁管均闭合铝管及铁管均闭合) )竖直放置在同一竖直平面内竖直放置在同一竖直平面内, ,分别将磁铁和铁块沿分别将磁铁和铁块沿管的中心轴线从管的上端由静止释放管的中心轴线从管的上端由静止释放, ,忽略空气阻力忽略空气阻力, ,则下列关于磁铁则下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是和铁块穿过管的运动时间的说法正确的是( () )。A.tAtB=tC=tD B.tC=tA=tB=tDC.tCtA=tB=tD D.tC=tAtB=tDA5、如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈、如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线，磁铁和线圈都可以绕圈都可以绕OO轴转动，当磁铁按图示方向绕轴转动，当磁铁按图示方向绕OO轴转动，线圈的轴转动，线圈的运动情况是运动情况是()A俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同B俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同C线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速D线圈静止不动线圈静止不动C解析：解析：当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速如果转速相等，线圈圈跟着转起来，但转速小于磁铁的转速如果转速相等，线圈中的磁通量不再变化，起中的磁通量不再变化，起“驱动驱动”作用的安培力将消失作用的安培力将消失答案：答案：C6 6、（多选）在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，、（多选）在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的导轨上的A A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是动情况是( ( ) ) A A、都做匀速运动、都做匀速运动 B B、甲做加速运动、甲做加速运动 C C、乙做匀速运动、乙做匀速运动 D D、丙做匀速运动、丙做匀速运动铁块会被磁化，铁块会被磁化，与磁铁相互吸引与磁铁相互吸引铝块不会被磁化，形成铝块不会被磁化，形成涡流，与磁铁相互排斥涡流，与磁铁相互排斥BD