人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学课件ppt，共38页。PPT课件主要包含了复习巩固，一涡流，涡流热效应的应用，涡流磁效应的应用，涡流的危害，二涡流的机械效应，电磁阻尼，思考讨论等内容，欢迎下载使用。

既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？
若环中磁场向上增强，回路中是否有感应电流产生？如果环不断变粗直到变成一个圆盘，盘中是否会有感应电流产生？
若将线圈绕在铁块上，线圈中通有变化的电流，铁块中是否有感应电流产生？
1)在感生电场中放入单匝线圈能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？2)在感生电场中放入金属圆盘能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？
2、本质：电磁感应。涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流。即导体内部产生了涡流。
1、定义:当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。
3、条件：（1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化 （2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路
（1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中 磁场能→电能→内能（2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动 机械能（克服安培力做功）→电能→内能
4、产生涡流的两种情况：
（1）涡流的特点金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。
（2）能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。
6、涡流的应用——涡流的热效应
涡流的热效应：金属块中的涡流要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
涡流的应用——涡流的磁效应
涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
危害：电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，线圈中流过变化的电流,在铁芯中产生的涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏电器。
在各种电动机、变压器中，涡流是非常有害的。 它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废。 其次涡流发热要消耗额外的能量，会使电动机、变压器的效率降低。
在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器
减少涡流的途径（1）增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢（2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
防止（减少涡流的途径）：
下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是(　　)A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，工件电流相同，即电阻大，温度高，放热多
(多选)下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业。属于涡流现象的是 (　 )
一单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和线圈所受安培力的方向。此时安培力对线圈的运动有什么影响？
如图所示是一个单闸线圈落入磁场的过程：（1）线圈产生的感应电流的方向？（2）线圈所受的安培力的方向？是阻碍还是推动导体运动？（3）从楞次定律角度分析安培力的作用效果？（4）从能量转化角度分析安培力的作用效果？
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
思考：磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图所示。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
★线圈在磁场中运动，感应电流所受的安培力方向总与相对运动方向相反。★电表中使用铝框做线圈骨架的好处是铝质材料不会被磁化；不会影响电表的磁场分布；同样的铝框比铁框的电阻小,涡流强,电磁阻尼效果好,指针能很快地稳定指到读数位置上。
微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？
微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，微安表内部有磁体，有线圈。 把接线柱连在一起，线圈在摆动的时候就产生感应电流，这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，使指针迅速停止摆动，保护游丝，指针。使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。
磁电式仪表为什么用铝框做线圈骨架?
电磁阻尼应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
分析下列现象的原因，并说明现象中的能量转化？
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
当线圈在磁场中运动时，感应电流会使导体收到安培力，安培力的方向总阻碍导体的运动，会产生电磁阻尼现象。一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。如果转动线圈周围的蹄形磁体，线圈是否会运动起来？为什么？
观看视频（1）铝框闭合时，磁铁与铝框的旋转方向和旋转快慢有何特点？（2）铝框不闭合时，铝框是否旋转？
两者同向旋转，但铝框旋转的更慢些
磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的
连接到三相电源时能产生旋转的磁场
一种交流感应电动机的结构
应用：交流感应电动机：磁场能→电能→机械能
蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′ 转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时，从图示位置转过900的过程中：（1）用右手定则或楞次定律分析线圈产生的感应电流的方向？（2）在图示位置线圈所受的安培力的方向？是阻碍还是推动线圈运动？ 在图示位置磁铁所受的安培力的方向？是阻碍还是推动磁铁运动？（3）从楞次定律角度分析安培力对磁铁或线圈作用效果？（4）从能量转化角度分析安培力对磁铁或线圈作用效果？
电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
电磁阻尼是导体运动(或者速度较大)时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。电磁驱动是磁场运动，导体静止(或者速度较小)时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。
电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体相对运动。
人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？
『判一判』(1)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(　　)(2)涡流有热效应，但没有磁效应。(　　)(3)电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的。(　　)(4)制造变压器用的铁芯是利用了涡流。(　　)(5)发生电磁驱动时，导体与磁场的速度应相同。(　　)
1.如图所示，是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是(　　)A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
2.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
铜环最终的运动状态是怎样？
3.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是( ) A、都做匀速运动 B、甲做加速运动 C、乙做匀速运动 D、丙做匀速运动
铁块会被磁化，与磁铁相互吸引
铝块不会被磁化，形成涡流，与磁铁相互排斥
4、如图所示，一铜球在磁场中从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设铜球初速度为零，不计摩擦，则（ ）A．若是匀强磁场，球上升的高度小于hB．若是匀强磁场，球上升的高度大于hC．若是非匀强磁场，球上升的高度等于hD．若是非匀强磁场，球上升的高度小于h