2022年《渦流電磁阻尼和電磁驅動》導學案

1、課時 4.6渦流、電磁阻尼和電磁驅動1.了解渦流是怎樣產(chǎn)生的。2.了解渦流現(xiàn)象的利用和危害。3.通過對渦流實例的分析,了解渦流現(xiàn)象在生活和生產(chǎn)中的應用。4.了解電磁阻尼和電磁驅動。1.渦流(1)定義 :當線圈中的電流隨時間變化時,線圈附近的任何導體中都會產(chǎn)生感應電流,由于電流在導體內(nèi)自成閉合電路,很像水中的漩渦,因此叫作渦流。(2)特點 :若金屬的電阻率小,渦流往往很強,產(chǎn)生的熱量很多。(3)應用 : 渦流熱效應的應用:如真空冶煉爐。渦流磁效應的應用:如探雷器、安檢門。(4)防止 :電動機、變壓器等設備中應防止鐵芯中渦流過大而導致浪費能量,損壞電器。途徑一 :增大鐵芯材料的電阻率。途徑二 :用

2、相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鐵芯。2.電磁阻尼精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -當導體在磁場中運動時,感應電流會使導體受到安培力,安培力的方向總是阻礙(填“促進”或“阻礙” )導體的運動 ,這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。3.電磁驅動當磁場相對于導體運動時,在導體中會產(chǎn)生感應電流,感應電流會使導體受到安培力,安培力使導體運動起來(填“保持靜止

3、”或“運動起來”),這種作用常常稱為電磁驅動。主題 1:渦流的產(chǎn)生(1)渦流的產(chǎn)生機理是什么? (2)為什么變壓器、電動機的鐵芯都不是整塊金屬,而是由許多薄片疊合而成的? (3)渦流是否遵循法拉第電磁感應定律? 主題 2:電磁阻尼、電磁驅動(重點探究 )(1)閱讀教材中的“思考與討論”,回答下列問題。如圖甲所示 ,一個單匝線圈落入磁場中,分析它在圖示位置時感應電流的方向和所受安培力方向。安培力對線圈的運動有什么影響? 精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f

4、- - - - - - - - - - - - - - 第 2 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,如圖乙所示。 假定儀表工作時指針向右轉動,鋁框中的感應電流沿什么方向?由于鋁框轉動時其中有感應電流,鋁框要受到安培力,安培力沿什么方向?安培力對鋁框的轉動產(chǎn)生什么影響?使用鋁框做線圈骨架有什么好處? (2)閱讀教材中“演示”的相關內(nèi)容,回答下面問題。如圖所示 ,一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間,蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞oo軸轉動。當轉動蹄形磁鐵時 ,觀察線圈的運動。怎樣解釋線圈的運動? 主題 3:電磁阻尼和電磁驅動的區(qū)別(1

5、)電磁阻尼、電磁驅動中感應電流的成因有何區(qū)別? (2)電磁阻尼和電磁驅動中安培力的效果有何不同? (3)電磁阻尼和電磁驅動中能量轉化情況有何不同? 精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -1.下列關于渦流的說法正確的是()。a.渦流跟平時常見的感應電流一樣,都是因為穿過導體的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的b.渦流不是感應電流,而是一種有別于感應電流的特殊

6、電流c.渦流有熱效應 ,但沒有磁效應d.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流2.渦流會使金屬發(fā)熱,人們利用這個原理制成了電磁灶。關于電磁灶,下列說法正確的是()。a.電磁灶都是用高頻交流電工作的b.高頻電磁灶有加熱線圈,可以通過熱傳導將熱能傳導給鍋體及鍋內(nèi)食物c.電磁灶和微波爐是一個道理,工作原理是一樣的d.無論哪種電磁灶,都是利用渦流原理工作的3.如圖所示 ,四根等長的鋁管和鐵塊(其中c中鋁管不閉合 ,其他兩根鋁管及鐵管均閉合)豎直放置在同一豎直平面內(nèi) ,分別將磁鐵和鐵塊沿管的中心軸線從管的上端由靜止釋放,忽略空氣阻力 ,則下列關于磁鐵和鐵塊穿過管的運動時間的說法正確的是()。a.tatb=tc=tdb.t

7、c=ta=tb=tdc.tcta=tb=tdd.tc=tatb=td4.有一個銅盤 ,輕輕撥動它 ,它就能長時間地繞軸自由轉動,如果在轉動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣,但并不與銅盤接觸 (如圖所示 ),銅盤就能在較短的時間內(nèi)停止。分析這個現(xiàn)象產(chǎn)生的原因。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -拓展一、渦流的應用1.高頻焊接原理示意圖如圖所示,給

8、線圈通以高頻交流電,在金屬工件的焊縫中就產(chǎn)生大量焦耳熱,將焊縫熔化焊接 ,要使焊接處產(chǎn)生的熱量較大可采用()。a.增大交變電流的電壓b.增大交變電流的頻率c.增大焊接縫的接觸電阻d.減小焊接縫的接觸電阻拓展二、電磁阻尼的分析及應用2.磁電式儀表的線圈通常是用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上的,鋁框 ()。a.是為防止渦流而設計的b.是為利用渦流而設計的c.起電磁阻尼的作用d.起電磁驅動的作用精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - -

9、- - - - - - 第 5 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -參考答案課時 4.6渦流、電磁阻尼和電磁驅動知識體系梳理感應電流很強很多真空冶煉爐探雷器安檢門電阻率硅鋼片阻礙運動起來重點難點探究主題 1:(1) 處在磁場中的導體,只要磁場變化就會引起導體中的磁通量變化,導體中就有感應電動勢,這一電動勢在導體內(nèi)部構成回路,導體內(nèi)就有感應電流。因為這種電流像水中的漩渦,所以稱為渦流。 在大塊的金屬內(nèi)部,由于金屬塊的電阻很小,所以渦電流很大 ,能夠產(chǎn)生很大的熱量。嚴格地說,在變化的磁場中的一切導體內(nèi)都會產(chǎn)生渦流 ,只是渦電流的大小有區(qū)別,而一些微弱的渦電流會被我們忽視。(2)疊壓制

10、成鐵芯 ,這樣渦流被限制在狹窄的薄片之內(nèi),回路的電阻很大,渦流大大減弱 ,渦流損失大大降低。(3)渦流是在整塊導體中發(fā)生的電磁感應現(xiàn)象,同樣遵循法拉第電磁感應定律。主題 2:(1)單匝線圈落入磁場中圖示位置時感應電流方向為逆時針,由左手定則可判定安培力方向向上,安培力阻礙線圈的下落。儀表工作時指針向右偏轉,鋁框中的感應電流方向(從上往下看 )沿鋁框逆時針方向,鋁框左邊受向下的安培力 ,而右邊受向上的安培力,安培力阻礙線圈的轉動。 使用鋁框做線圈骨架的目的是利用感應電流來起電磁阻尼作用 ,使線圈偏轉后盡快停下來。磁電式儀表的指針能夠很快停下,就是利用了電磁阻尼。(2)當蹄形磁鐵轉動時,穿過線圈的

11、磁通量就發(fā)生變化。例如,線圈處于圖中所示的初始狀態(tài)時,穿過線圈的磁通量為零 ,蹄形磁鐵一轉動,穿過線圈的磁通量就增加了,根據(jù)楞次定律 ,此時線圈中就有感應電流產(chǎn)生,以阻礙磁通量的增加 ,因而線圈會跟著一起轉動起來。線圈轉動方向與磁鐵轉動方向相同,但轉速小于磁鐵的轉速,即同向異步。精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 7 頁 - - - - - - - - -主題 3:(1) 電磁阻尼是

12、由于導體在磁場中運動而產(chǎn)生感應電流;電磁驅動則是由于磁場運動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應電流。(2)電磁阻尼中安培力的方向與導體運動方向相反,阻礙導體運動 ;電磁驅動中導體所受安培力的方向與導體運動方向相同 ,推動導體運動。(3)電磁阻尼中克服安培力做功,其他形式的能轉化為電能,最終轉化為內(nèi)能;電磁驅動中由于電磁感應,磁場能轉化為電能 ,通過安培力做功,電能轉化為導體的機械能而對外做功?；A智能檢測1.a2.d3.a 4.如果銅盤轉動時加上磁場,則在銅盤中產(chǎn)生渦流,磁場對這個渦流的作用力阻礙銅盤的轉動,故在較短的時間內(nèi)銅盤將停止轉動全新視角拓展1.abc【解析】交變電流頻率越高、電壓越大,產(chǎn)生的磁場變化越快,在工作中引起的感應電動勢越大,感應電流就越大 ,產(chǎn)生的熱量就越多,a、b 正確 ;焊接縫接觸電阻越大,焊接處電壓越大 ,在此處產(chǎn)生的熱量越多,越容易熔化焊接。2.bc【解析】線圈通電后 ,在安培力作用下發(fā)生轉動,鋁框隨之轉動 ,并切割磁感線產(chǎn)生感應電流,就是渦流。渦流阻礙