2.3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)（原卷版）

2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)導(dǎo)學(xué)要點(diǎn)一、渦流1．定義由于電磁感應(yīng)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水中旋渦樣的感應(yīng)電流．2．特點(diǎn)若金屬的電阻率小，渦流往往很強(qiáng)，產(chǎn)生的熱量很多．3．對(duì)渦流的理解(1)本質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(2)條件：穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化，并且金屬塊本身構(gòu)成閉合回路．(3)特點(diǎn)：整個(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小，感應(yīng)電流很大，故金屬塊的發(fā)熱功率很大．4．應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用：如真空冶煉爐．(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用：如探雷器、安檢門(mén)．5．防止電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過(guò)大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器．(1)途徑一：增大鐵芯材料的電阻率．(2)途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯．要點(diǎn)二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1．電磁阻尼(1)定義：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)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)的現(xiàn)象．(2)應(yīng)用：電學(xué)儀表中利用電磁阻尼使指針很快地停下來(lái)，便于讀數(shù)．2．電磁驅(qū)動(dòng)(1)定義：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，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(lái)的現(xiàn)象．(2)應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)．要點(diǎn)突破突破一：對(duì)渦流的成因及渦流中的能量轉(zhuǎn)化1．渦流產(chǎn)生的條件渦流的本質(zhì)是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，渦流產(chǎn)生條件是穿過(guò)金屬塊的磁通量發(fā)生變化．并且金屬塊本身可自行構(gòu)成閉合回路．同時(shí)因?yàn)檎麄€(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小，所以感應(yīng)電流很大，就像水中的漩渦．2．可以產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)把塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中．(2)讓塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．3．能量變化伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能并最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．如果金屬塊放在了變化的磁場(chǎng)中，則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則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．4．渦流的利與弊(1)利：利用渦流原理可制成感應(yīng)爐來(lái)冶煉金屬；利用渦流可制成磁電式、感應(yīng)式電工儀表；電能表中的阻尼器也是利用渦流原理制成的．(2)弊：在電機(jī)、變壓器等設(shè)備中，由于渦流存在，產(chǎn)生附加損耗，同時(shí)磁場(chǎng)減弱造成電器設(shè)備效率降低．突破二：電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的理解1．電磁驅(qū)動(dòng)的原因分析當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量就發(fā)生變化，例如線(xiàn)圈處于如圖所示的初始狀態(tài)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量就增加了，根據(jù)楞次定律，此時(shí)線(xiàn)圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線(xiàn)圈會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．楞次定律的一種理解是阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)，從而阻礙磁通量的增加，磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，相對(duì)于線(xiàn)圈轉(zhuǎn)動(dòng)，所以線(xiàn)圈也同方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而“阻礙”這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)，電磁驅(qū)動(dòng)也可以用楞次定律來(lái)解釋?zhuān)?．電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)區(qū)別產(chǎn)生電流的原因由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)由于磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流安培力方向安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)導(dǎo)體受安培力方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)本質(zhì)聯(lián)系都屬于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，安培力的作用效果是阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)間發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)典例精析題型一：對(duì)渦流現(xiàn)象的理解與分析例一．高頻焊接原理示意圖，如圖所示，線(xiàn)圈通以高頻交流電，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變式遷移1：如圖所示，光滑金屬球從高h(yuǎn)的曲面滾下，又沿曲面的另一側(cè)上升，設(shè)金屬球初速度為零，曲面光滑，則()A．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度小于hB．若是勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度等于hC．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度等于hD．若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng)，球滾上的高度小于h題型二：對(duì)電磁驅(qū)動(dòng)以及電磁阻尼的理解以及應(yīng)用例二．如圖所示，在一蹄形磁鐵下面放一個(gè)銅盤(pán)，銅盤(pán)和磁鐵均可以自由繞OO′軸轉(zhuǎn)動(dòng)，兩磁極靠近銅盤(pán)，但不接觸．當(dāng)磁鐵繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，銅盤(pán)將()A．以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)B．以較小的轉(zhuǎn)速與磁鐵同向轉(zhuǎn)動(dòng)C．以相同的轉(zhuǎn)速與磁鐵反向轉(zhuǎn)動(dòng)D．靜止不動(dòng)變式遷移2：如圖所示，條形磁鐵用細(xì)線(xiàn)懸掛在O點(diǎn)．O點(diǎn)正下方固定一個(gè)水平放置的鋁線(xiàn)圈．讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．磁鐵左右擺動(dòng)一次，線(xiàn)圈內(nèi)感應(yīng)電流的方向改變2次B．磁鐵始終受到感應(yīng)電流磁場(chǎng)的斥力作用C．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力始終是阻力D．磁鐵所受到的感應(yīng)電流對(duì)它的作用力有時(shí)是阻力有時(shí)是動(dòng)力強(qiáng)化訓(xùn)練選擇題1、以下為教材中的四幅圖，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．甲圖是法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第根據(jù)對(duì)稱(chēng)性思想，做了如上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象B．乙圖是真空冶煉爐，當(dāng)爐外線(xiàn)圈通入高頻交流電時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬C．丙圖是無(wú)軌電車(chē)電車(chē)在行駛過(guò)程中由于車(chē)身顛簸電弓和電網(wǎng)之間容易閃現(xiàn)電火花，這是由于車(chē)弓脫離電網(wǎng)產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)使空氣電離D．丁圖是電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)金屬弦被磁化，弦振動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流從而使音箱發(fā)聲。如果選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作2、關(guān)于渦流、電磁阻尼、電磁驅(qū)動(dòng)，下列說(shuō)法不正確的是（）A．電磁爐利用電磁阻尼工作，錄音機(jī)在磁帶上錄制聲音利用電磁驅(qū)動(dòng)工作B．真空冶煉爐熔化金屬是利用了渦流C．金屬探測(cè)器應(yīng)用于安檢場(chǎng)所，探測(cè)器利用了渦流的原理D．磁電式儀表中用來(lái)做線(xiàn)圈骨架的鋁框能起電磁阻尼的作用3、雅禮中學(xué)99級(jí)校友陽(yáng)萌發(fā)現(xiàn)不同系統(tǒng)的智能都有其各自的充電器，且不能通用。陽(yáng)萌和他的團(tuán)隊(duì)花了一年多時(shí)間研發(fā)出一種帶有萬(wàn)能芯片可以自動(dòng)識(shí)別不同系統(tǒng)智能的充電器Anker，其中有一款產(chǎn)品支持無(wú)線(xiàn)充電技術(shù)，該技術(shù)使用的是以下哪一種物理原理（）A．電流熱效應(yīng) B．電磁感應(yīng)C．靜電感應(yīng) D．霍爾效應(yīng)4、安檢門(mén)原理圖如圖所示，左邊門(mén)框中有一通電線(xiàn)圈，右邊門(mén)框中有一接收線(xiàn)圈。若工作過(guò)程中某段時(shí)間內(nèi)通電線(xiàn)圈中存在順時(shí)針?lè)较颍ㄗ笠晥D）均勻增大的電流，則下列說(shuō)法正確的是（電流方向判斷均從左向右觀(guān)察）（）A．有金屬片通過(guò)時(shí)，金屬片中會(huì)感應(yīng)出渦流B．有金屬片通過(guò)時(shí)，接收線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流的方向可能改變C．無(wú)金屬片通過(guò)時(shí)，接收線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流的方向?yàn)轫槙r(shí)針D．無(wú)金屬片通過(guò)時(shí)，接收線(xiàn)圈中的感應(yīng)電流可能逐漸減小5、以下為教材中的四幅圖，下列相關(guān)敘述錯(cuò)誤的是（）A．甲圖是法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)，奧斯特發(fā)現(xiàn)了電流的磁效應(yīng)，法拉第根據(jù)對(duì)稱(chēng)性思想，做了如上實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了磁生電的現(xiàn)象B．乙圖是真空治煉爐，當(dāng)爐外線(xiàn)圈通入高頻交流電時(shí)，線(xiàn)圈產(chǎn)生大量熱量，從而冶煉金屬C．丙圖是金屬探測(cè)器。探測(cè)環(huán)中的發(fā)射線(xiàn)圈通以正弦式電流，附近的被測(cè)金屬物中會(huì)產(chǎn)生渦流D．丁圖是電吉他中電拾音器的基本結(jié)構(gòu)，金屬弦被磁化，弦振動(dòng)過(guò)程中線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使音箱發(fā)聲。如果選用銅質(zhì)弦，電吉他不能正常工作6、如圖所示，條形磁鐵用細(xì)線(xiàn)懸掛于O點(diǎn)，一金屬圓環(huán)放置在O點(diǎn)正下方的水平絕緣桌面上。現(xiàn)將磁鐵拉至左側(cè)某一高度后由靜止釋放，磁鐵在豎直面內(nèi)擺動(dòng)，在其第一次擺至右側(cè)最高點(diǎn)的過(guò)程中，圓環(huán)始終靜止。則下列說(shuō)法正確的是（）A．磁鐵始終受到圓環(huán)的斥力作用B．圓環(huán)中的感應(yīng)電流方向保持不變C．磁鐵從左到右經(jīng)過(guò)豎直線(xiàn)兩側(cè)位置時(shí)，桌面對(duì)圓環(huán)的摩擦力方向相反D．磁鐵在O點(diǎn)兩側(cè)最高點(diǎn)的重力勢(shì)能不相等7、電磁爐又名電磁灶（圖1），它無(wú)須明火或傳導(dǎo)式加熱而讓熱直接在鍋底產(chǎn)生，因此熱效率得到了極大的提高。圖2是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說(shuō)法正確的是（）A．電磁爐通電線(xiàn)圈加直流電，電流越大，電磁爐加熱效果越好B．電磁爐原理是通電線(xiàn)圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C．在鍋和電磁爐中間放一絕緣物質(zhì)，電磁爐不能起到加熱作用D．電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差8、磁電式電流表是常用的電學(xué)實(shí)驗(yàn)器材。如圖所示，電表內(nèi)部由線(xiàn)圈、磁鐵極靴、圓柱形.軟鐵螺旋彈簧等構(gòu)成。下列說(shuō)法正確的是（）A．極靴與圓柱形軟鐵之間為勻強(qiáng)磁場(chǎng).B．當(dāng)線(xiàn)圈中電流方向改變時(shí)，線(xiàn)圈受到的安培力方向不變C．通電線(xiàn)圈通常繞在鋁框上，主要因?yàn)殇X的電阻率小，可以減小焦耳熱的產(chǎn)生D．在運(yùn)輸時(shí).通常把正、負(fù)極接線(xiàn)柱用導(dǎo)線(xiàn)連在一起，是應(yīng)用了電磁阻尼的原理9、車(chē)速表是用來(lái)測(cè)量車(chē)輛瞬時(shí)速度的一種裝置，其工作原理如圖所示。永久磁鐵固定在驅(qū)動(dòng)軸上，當(dāng)車(chē)運(yùn)動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸會(huì)帶動(dòng)磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，由于電磁感應(yīng)，由金屬做成的速度盤(pán)也會(huì)隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)指針指示出相應(yīng)的速度。則下列說(shuō)法正確的是轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)指針指示出相應(yīng)的速度。則下列說(shuō)法正確的是（）A．速度盤(pán)和磁鐵將以相同的角速度同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)B．在速度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，穿過(guò)整個(gè)速度盤(pán)的磁通量發(fā)生了變化C．速度盤(pán)中產(chǎn)生的感應(yīng)電流受到的安培力驅(qū)使速度盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)D．速度盤(pán)中的感應(yīng)電流是速度盤(pán)中的自由電子