年高中物理第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.ppt

1、第一章 電磁感應(yīng),7渦流(選學(xué)),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,內(nèi)容索引,知識探究,題型探究,達(dá)標(biāo)檢測,知識探究,1,一、渦流,如圖1所示，線圈中的電流隨時間變化時，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，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1,1.渦流：當(dāng)線圈中的電流隨時間變化時，線圈附近的任何導(dǎo)體中都會產(chǎn)生

2、，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,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，導(dǎo)體沒有和其他元件組成閉合回路，故導(dǎo)體不會發(fā)熱.( ) (3)利用渦流制成的探測器也可探測毒品.( ) (4)渦流是一種

3、有害的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.( ),二、高頻感應(yīng)爐與電磁灶,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：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？,答案,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)的勵磁線圈，它與鍋底不接觸.電磁灶工作時表面摸上去溫度也挺高，是因為其表面與鐵鍋發(fā)生了熱傳遞.,(2)電磁灶中的渦流是怎樣產(chǎn)生的

4、？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的熱量是怎么產(chǎn)生的？,答案,圖2圖3,1.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：在勵磁線圈中通入 時，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)碾娮瑁a(chǎn)生_，使鍋底發(fā)熱.,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,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，鍋上的電流容易造成觸電事故，故使用時要小

5、心操作.( ) (4)陶瓷、玻璃器皿也可以在電磁灶上使用.( ),三、電磁阻尼,彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵.將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來.如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖4所示)，磁鐵就會很快停下來，解釋這個現(xiàn)象.,答案,當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵靠近或離開線圈，也就使磁鐵振動時除了受空氣阻力外，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，因而會很快停下來.,圖4,1.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在 中運(yùn)動時，導(dǎo)體中產(chǎn)生的感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是 導(dǎo)體

6、的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼. 2.特點：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.,安培力,磁場,阻礙,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，安培力對導(dǎo)體產(chǎn)生阻礙作用.( ),2,題型探究,一、渦流的理解、利用和防止,1.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. 2.產(chǎn)生渦流時的能量轉(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，由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能

7、轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.,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，待焊接的金屬工件中就會產(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5,A.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為焊縫處的電阻小 D.工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大,答案,解析,交流電頻率越高，則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大，升溫越快，故A項對，B項錯； 工件上各處電流相同，電阻大處產(chǎn)生的熱量多，故C項錯，D項對.,例2

8、(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，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h B.若是勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于h C.若是非勻強(qiáng)磁場，環(huán)上升的高度等于h D.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，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.,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)動產(chǎn)生感應(yīng)電流時，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

9、總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動，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)動的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用.,例3 在水平放置的光滑絕緣導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個條形磁鐵，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點以某一初速度向磁鐵滑去.各滑塊在向磁鐵運(yùn)動的過程中 A.都做勻速運(yùn)動 B.甲、乙做加速運(yùn)動 C.甲、乙做減速運(yùn)動 D.乙、丙做勻速運(yùn)動,圖7,答案,解析,甲、乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流，受電磁阻尼作用，做減速運(yùn)動，丙則不會產(chǎn)生渦流，只能勻速運(yùn)動.,達(dá)標(biāo)檢測,3,1.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 C.讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做變速運(yùn)動 D.把金屬塊放在變化的磁場中,答案,1,2,3,2.(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.兩個相同的磁性小球，同時從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管是用膠木制成的，B管是用鋁制成