2017-高中物理 第1章 電磁感應(yīng) 7 渦流（選學(xué)）同步備課課件 教科版選修3-2

1、1第一章電磁感應(yīng)7渦流(選學(xué))2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的，了解渦流現(xiàn)象在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用 和危害.2.了解高頻感應(yīng)爐與電磁灶的工作原理.3.了解什么是電磁阻尼，了解電磁阻尼在日常生活和生產(chǎn)中的應(yīng)用3內(nèi)容索引知識探究題型探究達(dá)標(biāo)檢測4知識探究15一、渦流一、渦流導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究如圖1所示，線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀像什么？有.變化的電流產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場產(chǎn)生感生電場，使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流，它的形狀像水中的旋渦，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流 答案圖16知識梳理知識梳理1.渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線圈附近的任

2、何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生 ，電流在導(dǎo)體中組成閉合回路，很像 ，所以把它叫做渦電流，簡稱渦流.2.渦流大小的決定因素：磁場變化越 ( 越 )，導(dǎo)體的橫截面積S越 ，導(dǎo)體材料的電阻率越 ，形成的渦流就越大.3.應(yīng)用： 、 、安檢門等.4.防止：為了減小電動(dòng)機(jī)、變壓器鐵芯上的渦流，常用電阻率較大的硅鋼做材料，而且用 疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯.感應(yīng)電流水中的旋渦快大大小高頻感應(yīng)爐電磁灶相互絕緣的薄硅鋼片7即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)渦流也是一種感應(yīng)電流.( )(2)導(dǎo)體中有渦流時(shí)，導(dǎo)體沒有和其他元件組成閉合回路，故導(dǎo)體不會(huì)發(fā)熱.( )(3)利用渦流制成的探測器也可探測毒品.( )(4)渦流是一

3、種有害的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.( )8二、高頻感應(yīng)爐與電磁灶二、高頻感應(yīng)爐與電磁灶導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究高頻感應(yīng)爐冶煉金屬是利用渦流熔化金屬.冶煉鍋內(nèi)裝入被冶煉的金屬，讓高頻交流電通過線圈，被冶煉的金屬內(nèi)部就產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流，從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化.優(yōu)點(diǎn)：速度快，溫度容易控制，能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中.高頻感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)如圖2所示，電磁灶的結(jié)構(gòu)如圖3所示.結(jié)合電磁感應(yīng)的條件回答下列問題：圖2圖3(1)高頻感應(yīng)爐冶煉金屬的原理是什么？有什么優(yōu)點(diǎn)？ 答案9渦流產(chǎn)生在鐵磁材料制成的鍋底部，引起渦流的部分是灶內(nèi)的勵(lì)磁線圈，它與鍋底不接觸.電磁灶工作時(shí)表面摸上去溫度也挺高，是因?yàn)槠浔砻媾c鐵鍋發(fā)生了熱傳遞.(2)

4、電磁灶中的渦流是怎樣產(chǎn)生的？產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分是否接觸？電磁灶的表面在電磁灶工作時(shí)的熱量是怎么產(chǎn)生的？ 答案圖2圖3101.高頻感應(yīng)爐是利用 熔化金屬，這種方法速度快，溫度 ，能 被冶煉的金屬中.2.電磁灶：在勵(lì)磁線圈中通入 時(shí)，形成 ，作用于鐵磁材料制成的烹飪鍋，在鍋底產(chǎn)生 ，鍋底有適當(dāng)?shù)碾娮?，產(chǎn)生_，使鍋底發(fā)熱.知識梳理知識梳理焦耳熱渦流容易控制避免有害雜質(zhì)混入交變電流交變磁場渦流11即學(xué)即用即學(xué)即用判斷下列說法的正誤.(1)高頻感應(yīng)爐是利用高頻電流的熱效應(yīng)冶煉金屬的.( )(2)高頻感應(yīng)爐中，對電流的頻率高低要求不是很高，只要電流足夠大就可以.( )(3)電磁灶烹飪食物時(shí)，鍋

5、上的電流容易造成觸電事故，故使用時(shí)要小心操作.( )(4)陶瓷、玻璃器皿也可以在電磁灶上使用.( )12三、電磁阻尼三、電磁阻尼導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動(dòng)較長時(shí)間才停下來.如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過它(如圖4所示)，磁鐵就會(huì)很快停下來，解釋這個(gè)現(xiàn)象. 答案當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會(huì)阻礙磁鐵靠近或離開線圈，也就使磁鐵振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外，還有線圈的磁場力作為阻力，克服阻力需要做的功較多，機(jī)械能損失較快，因而會(huì)很快停下來.圖4131.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在 中運(yùn)

6、動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是 導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼.2.特點(diǎn)：電磁阻尼中克服 做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.知識梳理知識梳理安培力磁場阻礙14判斷下列說法的正誤.(1)電磁阻尼遵循楞次定律.( )(2)電磁阻尼發(fā)生的過程，存在機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化.( )(3)電磁阻尼現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，安培力對導(dǎo)體產(chǎn)生阻礙作用.( )即學(xué)即用即學(xué)即用152題型探究16一、渦流的理解、利用和防止1.情況情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場中.(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng).2.產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化(1)金屬塊在變化的磁場中，磁場能轉(zhuǎn)化為電

7、能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(2)金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)，由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.17例例1 (多選)如圖5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會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生很多熱量，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發(fā)熱很少，以下說法正確的是圖5A.電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快B.電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快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處的電阻大答案解析18交流電頻率越高，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，升溫越快，

8、故A項(xiàng)對，B項(xiàng)錯(cuò)；工件上各處電流相同，電阻大處產(chǎn)生的熱量多，故C項(xiàng)錯(cuò)，D項(xiàng)對.19例例2 (多選) 如圖6所示，閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)環(huán)的初速度為零，摩擦不計(jì)，曲面處在圖中磁場中，則A.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度小于hB.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于hC.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于hD.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度小于h圖6答案解析若磁場為勻強(qiáng)磁場，穿過環(huán)的磁通量不變，不產(chǎn)生感應(yīng)電流，即無機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化，機(jī)械能守恒，故A錯(cuò)，B正確；若磁場為非勻強(qiáng)磁場，環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生電能，機(jī)械能減少，故D正確.20二、電磁阻尼的理解1.閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)

9、動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，導(dǎo)體在磁場中就要受到磁場力的作用，根據(jù)楞次定律，磁場力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生電磁阻尼.2.電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，任何在磁場中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會(huì)存在電磁阻尼作用.21例例3 在水平放置的光滑絕緣導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，如圖7所示.現(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們分別從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去.各滑塊在向磁鐵運(yùn)動(dòng)的過程中A.都做勻速運(yùn)動(dòng) B.甲、乙做加速運(yùn)動(dòng)C.甲、乙做減速運(yùn)動(dòng) D.乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng)圖7答案解析甲、乙向磁鐵靠近時(shí)要產(chǎn)生渦流，受電磁阻尼作用，做減速運(yùn)動(dòng)，丙則不會(huì)產(chǎn)生渦流，只能勻速運(yùn)動(dòng).22達(dá)標(biāo)檢測3231.下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是 A.把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中B.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做勻速運(yùn)動(dòng)C.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做變速運(yùn)動(dòng)D.把金屬塊放在變化的磁場中 答案123242.(多選)如圖8所示，A、B為大小、形狀均相同且內(nèi)壁光滑、但用不同材料制成的圓管，豎直固定在相同高度.兩個(gè)相同的磁性小球，同時(shí)從A、B管上端距管口等高處無初速度釋放，穿過A管比穿過B管的小球先落到地面.下面對于兩管的描述中可能正確的是A.A管是用塑料制成的，B管是用銅制成的B.A管是用鋁制成的，B管是用膠木制成的C.A管是用膠木制成的，B管是用塑料制成的D.A管是用