高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动图片课件ppt

这是一份高中物理教科版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动图片课件ppt，共42页。

必备知识·自主预习储备
知识点一　涡流1．定义：由于________，在大块金属内产生的像水中漩涡样的____电流2．特点：金属块中的涡流会产生______。3．应用如__________、电磁炉。
4．防止电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致能量浪费，损坏电器。用相互绝缘的________叠成的铁芯代替整个硅铁芯。思考　涡流在金属内的分布是均匀的吗？提示：不是均匀分布的，越靠近金属表面层电流越大。
体验1：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从电磁感应定律。( )(2)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。( )
知识点二　电磁阻尼和电磁制动1．电磁阻尼：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到______，安培力总是____导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。2．电磁阻尼的应用：磁电式电表中利用________使指针迅速停止到某位置，便于读数。磁电式电表在运输过程中将____________短路，既可避免指针因摆动剧烈而____，又减小____处的磨损。
3．电磁制动：列车制动时将电动机与电源断开，并把电动机的线圈与制动电路构成闭合回路，列车前进时带动电动机线圈转动，从而产生的感应电流，磁场对它的安培力起着制动的作用。4．电磁制动的优点：减少________并将列车的动能转化为____给蓄电池充电。
知识点三　电磁驱动1．概念：________受到安培力使物体运动的现象。2．应用：__________。3．优点：______强、驱动力输出____高、能量损耗小。思考　电磁阻尼与电磁驱动是否都遵守楞次定律？提示：是。
体验2：思考辨析(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同。( )(2)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能。( )
关键能力·情境探究达成
考点1　对涡流的理解及应用
考点2　电磁阻尼与电磁驱动的理解
为什么变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢？提示：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是为了防止涡流而采取的措施。
考点1　对涡流的理解及应用1．涡流的特点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．涡流中的能量转化涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果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。
【典例1】　光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是(　　)
(1)金属块进出磁场时，产生焦耳热，损失机械能。(2)金属块整体在均强磁场中运动时，其机械能不再损失，在磁场中做往复运动。
[跟进训练]1．如图所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是(　　)
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
B　[电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，A、D错误，B正确；C项是微波炉的加热原理，C错误。]
【典例2】　如图所示，条形磁铁用细线悬挂在O点，O点正下方固定一个水平放置的铝线圈。让磁铁在竖直面内摆动，下列说法中正确的是(　　)A．磁铁左右摆动一次，线圈内感应电流的方向改变2次B．磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C．磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D．磁铁所受到的感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力
C　[磁铁向下摆动时，根据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上面看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摆动时，根据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上面看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摆动一次过程中，电流方向改变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，C正确。]
(1)电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况。(2)电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应注意电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度)。
[跟进训练]2．如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触。当磁铁绕轴转动时，铜盘将(　　)A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动
B　[因磁铁的转动，引起铜盘中部分导体切割磁感线而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，线圈中能产生感应电流的条件必须是切割磁感线，故铜盘转动方向与磁铁相同而转速小，故B正确。]
学习效果·随堂评估自测
1．下列关于涡流的说法中正确的是(　　)A．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B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C．涡流有热效应，但没有磁效应D．在硅钢片中不能产生涡流A　[涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应；硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故A正确。]
2．如图所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是(　　)A．两环都向右运动 B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动 D．两环都静止
C　[条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止；环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动，故C正确。]
3．弹簧上端固定，下端挂一条形磁铁，使磁铁上下振动，磁铁的振动幅度不变。若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁铁的振幅将会发现(　　)A．S闭合时振幅逐渐减小，S断开时振幅不变B．S闭合时振幅逐渐增大，S断开时振幅不变C．S闭合或断开，振幅变化相同D．S闭合或断开，振幅都不发生变化
A　[S断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，但线圈中无感应电流，振幅不变；S闭合时有感应电流，有电能产生，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐减小，A正确。]
4．如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A。在弧形轨道上高为h的地方，无初速度释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB。
(1)螺线管A将向哪个方向运动？[解析]　磁铁B向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A向右运动。[答案]　向右运动　
回归本节知识，自我完成以下问题：(1)利用涡流加热时为什么采用高频交流电？提示：磁通量变化得更快，产生的感应电流越大，热量越多。(2)从能量角度分析电磁阻尼的实质。提示：机械能转化为电能，导致机械能减小表现为“阻碍”。(3)交流电动机是利用什么原理工作的？提示：电磁驱动。
阅读材料·拓展物理视野
安检门安检门(Security dr)是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置，又称金属探测门(Metal detectin dr)。金属探测安检门主要应用在机场，车站，大型会议等人流较大的公共场所用来检查人身体上隐藏的金属物品，如枪支，管制刀具等。市场上少数高档安检门可以做到当被检查人员从安检门通过，人身体上所携带的金属超过根据重量、数量或形状预先设定好的参数值时，安检门即刻报警，并显示造成报警的金属所在区位，让安检人员及时发现该人所随身携带的金属物品。大部分工厂专用安检门仅仅辨别是否携带金属物品，定位并报警，防止产品被违规带出工厂。性能最好的安检门可以检测到回形针大小物品。
公共场所人员众多，经常会有不法分子携带刀枪等违禁物品伺机行凶作案，从而造成重大的人员伤亡和财产损失，给社会造成极其恶劣的负面影响。为了杜绝这类恐怖事件发生，科学的管理配以科学有效管理工具势在必行。而安检门正是其最有效的工具之一，它已广泛应用于机场等重要的安全设施里，用来防止恐怖袭击，是经过长时间的实践检验，被证明最行之有效的安防工具之一。