《4.7_渦流_電磁阻尼_電磁驅(qū)動(dòng)(習(xí)題課)》(選修3-2)

1、第1頁 第1頁 共 51 頁 一、對(duì)渦流的理解、應(yīng)用：一、對(duì)渦流的理解、應(yīng)用：1 1、定義：、定義：變化的磁場(chǎng)中變化的磁場(chǎng)中任何任何塊狀金屬都會(huì)產(chǎn)生像水的漩渦塊狀金屬都會(huì)產(chǎn)生像水的漩渦一樣的感應(yīng)電流一樣的感應(yīng)電流-叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流. .2 2、應(yīng)用、應(yīng)用 (1)(1)真空冶煉爐真空冶煉爐 (2)(2)電磁爐電磁爐(3)(3)金屬探測(cè)器金屬探測(cè)器 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。的薄硅鋼片疊合而成。第2頁 第2頁 共 51 頁 典例分析：典例分析： 一一

2、 有關(guān)渦流的應(yīng)用有關(guān)渦流的應(yīng)用例例1:1:如圖所示如圖所示, ,在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別在一個(gè)繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水放一小鐵鍋水和一玻璃杯水. .給線圈通入電流給線圈通入電流, ,一段時(shí)間后一段時(shí)間后, ,一個(gè)容器中水溫升高一個(gè)容器中水溫升高, ,則通入的電流與水溫升高的是則通入的電流與水溫升高的是( )( )A.A.恒定直流、小鐵鍋恒定直流、小鐵鍋B.B.恒定直流恒定直流 玻璃杯玻璃杯C.C.變化的電流變化的電流 小鐵鍋小鐵鍋D.D.變化的電流變化的電流 玻璃杯玻璃杯C鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1:1:下列器具的工作原理與渦流有關(guān)的是下列器具的工作原理與渦流

3、有關(guān)的是( )( )A.家用電磁爐家用電磁爐B.家用微波爐家用微波爐C.變壓器的鐵芯用多塊硅鋼片粘在一起變壓器的鐵芯用多塊硅鋼片粘在一起D.風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)扇頁與空氣摩擦發(fā)熱風(fēng)扇轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)扇頁與空氣摩擦發(fā)熱AC渦流的利用。渦流的利用。微波的利用。微波的利用。渦流的防止。渦流的防止。摩擦生熱。摩擦生熱。第4頁 第4頁 共 51 頁 二、對(duì)電磁阻尼的理解、應(yīng)用：二、對(duì)電磁阻尼的理解、應(yīng)用：1.1.定義：定義：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí), ,感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力培力, ,安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)-電磁阻尼電磁阻尼 (1) (1) 用

4、用鋁框鋁框做線圈骨架。做線圈骨架。(2)(2)微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)把兩個(gè)接線柱連在一起。微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)把兩個(gè)接線柱連在一起。2 2、應(yīng)用：、應(yīng)用：例例2:2:如圖所示如圖所示,彈簧上端固定彈簧上端固定,下端懸掛一根磁鐵下端懸掛一根磁鐵.將磁鐵托起到某將磁鐵托起到某一高度后放開一高度后放開,磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來.如果在磁鐵下如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈端放一個(gè)固定的閉合線圈,使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過它使磁鐵上下振動(dòng)時(shí)穿過它,磁鐵就會(huì)很磁鐵就會(huì)很快地停下來快地停下來,解釋這個(gè)現(xiàn)象解釋這個(gè)現(xiàn)象,并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況并說明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況.

5、解析解析: :當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí)當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時(shí), ,在閉合線圈在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流, ,感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開和線圈靠近或離開, ,也就使磁鐵振動(dòng)時(shí)除了受空也就使磁鐵振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外氣阻力外, ,還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力, ,克服阻力克服阻力需要做的功較多需要做的功較多, ,彈簧振子的機(jī)械能損失較快彈簧振子的機(jī)械能損失較快, ,因因而會(huì)很快停下來而會(huì)很快停下來. .鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)2:2:如右圖所示如右圖所示, ,金屬球金屬球( (銅球銅球) )下端有通電的線下端有通電的線圈圈,

6、,今把小球拉離平衡位置后釋放今把小球拉離平衡位置后釋放, ,此后關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)此后關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)情況是情況是( (不計(jì)空氣阻力不計(jì)空氣阻力)( )( )A.A.小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去小球?qū)⒂肋h(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去B.B.小球受到電磁阻尼作小球受到電磁阻尼作用最終停止運(yùn)動(dòng)用最終停止運(yùn)動(dòng)C.C.小球受到電磁力小球受到電磁力, ,運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)越來越劇烈越來越劇烈D.D.無法判定無法判定B B第8頁 第8頁 共 51 頁 三、對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)的理解、應(yīng)用：三、對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)的理解、應(yīng)用：1.1. 定義：定義：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí)如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)時(shí), ,在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流流, ,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安

7、培力的作用感應(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。安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來。2.2. 應(yīng)用：應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)。例例3:3:位于光滑水平面的小車上放置一螺線管位于光滑水平面的小車上放置一螺線管, ,一個(gè)一個(gè)比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿比螺線管長(zhǎng)的條形磁鐵沿著螺線管的軸線水平穿過過, ,如圖所示如圖所示, ,在此過程中在此過程中( )( )A.A.磁鐵做勻速直線運(yùn)磁鐵做勻速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)B.B.磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)磁鐵做減速運(yùn)動(dòng)C.C.小車向右做加速運(yùn)小車向右做加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)D.D.小車先加速后減速小車先加速后減速BC鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)3:3:如右圖所示如右圖所示,

8、 ,蹄形磁鐵的兩極之間放置一個(gè)線蹄形磁鐵的兩極之間放置一個(gè)線圈圈abcdabcd, ,磁鐵和線圈都可以繞磁鐵和線圈都可以繞OOOO軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng), ,當(dāng)磁鐵按圖示當(dāng)磁鐵按圖示方向繞方向繞OOOO軸轉(zhuǎn)動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng), ,線圈的運(yùn)動(dòng)情況是線圈的運(yùn)動(dòng)情況是( )( )A.A.俯視俯視, ,線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)線圈順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng), ,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速與磁鐵相同與磁鐵相同B.B.俯視俯視, ,線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)線圈逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng), ,轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速與磁鐵相同與磁鐵相同C.C.線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同, ,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速D.D.線圈靜止不動(dòng)線圈靜止不動(dòng)C第11頁 第11頁 共 51 頁 1 1、區(qū)別

9、：電磁阻尼是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)、區(qū)別：電磁阻尼是導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)的運(yùn)動(dòng)動(dòng); ; 電磁驅(qū)動(dòng)是磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)電磁驅(qū)動(dòng)是磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng). .電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系：電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系：小結(jié)：小結(jié)：2 2、聯(lián)系：安培力的作用都是阻礙導(dǎo)體與磁、聯(lián)系：安培力的作用都是阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。場(chǎng)間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。1.1.下列應(yīng)用哪些與渦流有關(guān)下列應(yīng)用哪些與渦流有關(guān)( )( )A.A.高頻感應(yīng)冶煉爐高頻感應(yīng)冶煉爐B.B.汽車的電磁式速度表汽車的電磁式速度表C.C.家用轉(zhuǎn)盤式電度表家用轉(zhuǎn)盤式電度表D.D.閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng), ,切割切割磁感線產(chǎn)生的電流

10、磁感線產(chǎn)生的電流ABC鞏固基礎(chǔ)鞏固基礎(chǔ)課后鞏固提升課后鞏固提升整塊金屬整塊金屬部分導(dǎo)體部分導(dǎo)體整塊金屬中的感應(yīng)電流整塊金屬中的感應(yīng)電流2.2.如圖所示如圖所示, ,閉合金屬環(huán)從高閉合金屬環(huán)從高h(yuǎn) h的曲面滾下的曲面滾下, ,又沿曲面的又沿曲面的另一側(cè)上升另一側(cè)上升, ,設(shè)閉合環(huán)初速為零設(shè)閉合環(huán)初速為零, ,摩擦不計(jì)摩擦不計(jì), ,則則( )( )A.A.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)若是勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,環(huán)滾上的高環(huán)滾上的高度小于度小于h hB.B.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)若是勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,環(huán)滾上高度環(huán)滾上高度等于等于h hC.C.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,環(huán)滾上的環(huán)滾上的高度等于高度等于h hD.D.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)若是

11、非勻強(qiáng)磁場(chǎng), ,環(huán)滾上的環(huán)滾上的高度小于高度小于h hBD3.3.下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是( )( )A.A.把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B.B.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)C.C.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D.D.把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中D4.4.如右圖所示如右圖所示, ,在在O O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)的磁場(chǎng), ,銅環(huán)在銅環(huán)在A A點(diǎn)由靜止釋放點(diǎn)由靜止釋放, ,向右擺至最高點(diǎn)向右擺至最高點(diǎn)B,B,不考慮空氣阻力不考慮空氣阻力,

12、 ,則下列說法正確的是則下列說法正確的是( )( )A. AA. A B B兩點(diǎn)在同一水平兩點(diǎn)在同一水平線上線上B. AB. A點(diǎn)高于點(diǎn)高于B B點(diǎn)點(diǎn)C. AC. A點(diǎn)低于點(diǎn)低于B B點(diǎn)點(diǎn)D.D.銅環(huán)將做等幅擺動(dòng)銅環(huán)將做等幅擺動(dòng)B5.5.光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線光滑曲面與豎直平面的交線是拋物線, ,如右圖所示如右圖所示, ,拋物線拋物線的方程是的方程是y=xy=x2 2, ,下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中, ,磁場(chǎng)的磁場(chǎng)的上邊界是上邊界是y=ay=a的直線的直線( (圖中的虛線所示圖中的虛線所示),),一個(gè)小金屬塊從拋物一個(gè)小金屬塊從拋物線上線上y

13、=b(by=b(ba)a)處以速度處以速度v v沿拋物線下滑沿拋物線下滑, ,假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng)假設(shè)拋物線足夠長(zhǎng), ,金金屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是屬塊沿拋物線下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是( )( )1212A.mgbA.mgbB.B. mvmv2 2C.mg(b-a)C.mg(b-a)D.mg(bD.mg(b-a)+ mv-a)+ mv2 2D6.6.磁電式儀表的線圈通常用鋁框當(dāng)骨架磁電式儀表的線圈通常用鋁框當(dāng)骨架, ,把線把線圈繞在鋁框上圈繞在鋁框上, ,這樣做的目的是這樣做的目的是( )( )A.A.防止渦流而設(shè)計(jì)的防止渦流而設(shè)計(jì)的B.B.利用渦流而設(shè)計(jì)的利用渦流而設(shè)計(jì)的C.C.起電

14、磁阻尼的作用起電磁阻尼的作用D.D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用起電磁驅(qū)動(dòng)的作用BC提升能力提升能力7.7.下圖是高頻焊接原理示意圖下圖是高頻焊接原理示意圖, ,線圈中通以高頻交流電時(shí)線圈中通以高頻交流電時(shí), ,待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流, ,由于焊縫處的接觸由于焊縫處的接觸電阻很大電阻很大, ,放出的焦耳熱很多放出的焦耳熱很多, ,致使溫度升得很高致使溫度升得很高, ,將金屬將金屬熔化熔化, ,焊接在一起焊接在一起. .我國(guó)生產(chǎn)的自行車車架就是用這種辦我國(guó)生產(chǎn)的自行車車架就是用這種辦法焊接的法焊接的. .試定性地說明試定性地說明: :為什么交變電流的頻率越高為什么交

15、變電流的頻率越高, ,焊焊縫處放出的熱量越多縫處放出的熱量越多. .解析解析: :交變電流的頻率越高交變電流的頻率越高, ,它產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化就它產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化就越快越快. .根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律, ,在待焊接工件中在待焊接工件中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)就越大, ,感應(yīng)電流就越大感應(yīng)電流就越大, ,而放而放出的熱量與電流的平方成正比出的熱量與電流的平方成正比, ,與通電導(dǎo)體的電阻與通電導(dǎo)體的電阻成正比成正比, ,而焊接處電阻較大產(chǎn)生的熱量更多而焊接處電阻較大產(chǎn)生的熱量更多, ,所以所以交變電流的頻率越高交變電流的頻率越高, ,焊縫處放出的熱量越多焊縫處放

16、出的熱量越多. .8.8.在用車輛長(zhǎng)途運(yùn)輸微安表時(shí)在用車輛長(zhǎng)途運(yùn)輸微安表時(shí), ,常用導(dǎo)線把微安表常用導(dǎo)線把微安表的兩個(gè)接線柱連在一起的兩個(gè)接線柱連在一起, ,這是什么道理這是什么道理? ?答案答案: :在長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí)在長(zhǎng)途運(yùn)輸時(shí), ,表殼會(huì)經(jīng)?；蝿?dòng)表殼會(huì)經(jīng)?；蝿?dòng), ,指針左指針左右擺動(dòng)很厲害右擺動(dòng)很厲害, ,易損壞表針易損壞表針, ,用導(dǎo)線把微安表用導(dǎo)線把微安表兩接線柱連在一起兩接線柱連在一起, ,就形成了閉合回路就形成了閉合回路, ,產(chǎn)生產(chǎn)生感應(yīng)電流從而阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)感應(yīng)電流從而阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng), ,這樣表針這樣表針的擺動(dòng)幅度會(huì)大大減小的擺動(dòng)幅度會(huì)大大減小, ,能保護(hù)電表能保護(hù)電表. .

17、9.9.在愛國(guó)主義教育影片在愛國(guó)主義教育影片地雷戰(zhàn)地雷戰(zhàn)中中, ,有鬼子有鬼子拿著探雷器探測(cè)地雷的鏡頭拿著探雷器探測(cè)地雷的鏡頭, ,你知道探雷器你知道探雷器是利用什么原理工作的嗎是利用什么原理工作的嗎? ?答案答案: :探雷器是利用渦流工作的探雷器是利用渦流工作的, ,它的組成主要是它的組成主要是一個(gè)長(zhǎng)柄線圈一個(gè)長(zhǎng)柄線圈, ,線圈中通有變化的電流線圈中通有變化的電流, ,線圈貼著線圈貼著地面移動(dòng)地面移動(dòng), ,如果地下埋有金屬物品如果地下埋有金屬物品, ,金屬中就會(huì)感金屬中就會(huì)感應(yīng)出渦流應(yīng)出渦流, ,渦流的磁場(chǎng)反過來會(huì)影響線圈中的電流渦流的磁場(chǎng)反過來會(huì)影響線圈中的電流, ,使探雷器發(fā)出警報(bào)聲使探

18、雷器發(fā)出警報(bào)聲, ,這種探雷器只能探測(cè)金屬地這種探雷器只能探測(cè)金屬地雷或有較大金屬部件的地雷雷或有較大金屬部件的地雷, ,像像地雷戰(zhàn)地雷戰(zhàn)中的石中的石頭地雷它是探測(cè)不到的頭地雷它是探測(cè)不到的. .10.10.如圖所示如圖所示, ,質(zhì)量質(zhì)量m=100 gm=100 g的鋁環(huán)的鋁環(huán), ,用細(xì)線懸掛起來用細(xì)線懸掛起來, ,環(huán)中央距環(huán)中央距地面高度地面高度h=0.8 m,h=0.8 m,有一質(zhì)量為有一質(zhì)量為M=200 gM=200 g的小磁鐵的小磁鐵( (長(zhǎng)度可忽長(zhǎng)度可忽略略),),以以10 m/s10 m/s的水平速度射入并穿過鋁環(huán)的水平速度射入并穿過鋁環(huán), ,落地點(diǎn)距鋁環(huán)原落地點(diǎn)距鋁環(huán)原來位置的水平距離為來位置的水平距離為3.6 m,3.6 m,則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)則磁鐵與鋁環(huán)發(fā)生相互作用時(shí)( (小磁鐵穿過鋁環(huán)后的速度看做平拋運(yùn)動(dòng)小磁鐵穿過鋁環(huán)后的速度看做平拋運(yùn)動(dòng)).).(1)(1)鋁環(huán)向哪邊偏斜鋁環(huán)向哪邊偏斜? ?(2)(2)若鋁環(huán)在磁鐵穿過后速度為若鋁環(huán)在磁