高中物理 第1章 电磁感应 第7节 涡流现象及其应用课件 粤教版选修32

第七节涡流现象及其应用 1一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的() A自感系数也将均匀增大 B自感电动势也将均匀增大 C磁通量的变化率也将均匀增大 D自感系数、自感电动势都不变 【答案】D课前自主学习 2.(2016盐城模拟)小明用如图所示电路做断电自感实验他先闭合开关K，灯泡发光，再断开开关K，观察到灯泡突然变亮后熄灭据此，他作出如下判断，正确的是() A线圈的直流电阻为零 B断开开关瞬间线圈中电流变大 C开关断开前后线圈中电流方向相反 D开关断开前后灯泡中电流方向相反 【答案】D 【解析】线圈的直流电阻为零，则闭合开关，稳定后电路中的电流值特别大，再断开开关K，根据楞次定律，流过灯泡的电流从线圈原来的电流逐渐减小，所以电流过大，灯泡可能将被瞬间烧坏，不符合实验的要求，故A错误；断开开关时，根据楞次定律，流过线圈的电流从线圈原来的电流逐渐减小，线圈中的电流不能变大，故B错误；断开开关时，根据楞次定律，流过线圈的电流从线圈原来的电流逐渐减小，方向不会变化，故C错误；断开开关时，根据楞次定律，流过线圈的电流从线圈原来的电流逐渐减小，方向不变，所以流过灯泡的电流方向与开始时是相反的，故D正确故选D. 3(多选)日光灯电路主要由镇流器、启动器和灯管组成，在日光灯正常工作的情况下() A灯管点亮发光后，启动器中的触片是闭合的 B灯管点亮发光后，镇流器起降压限流作用 C镇流器起限流作用 D镇流器给日光灯的开始点亮提供瞬时高压 【答案】BD 【解析】启动器正常发光后触片断开，镇流器开始提供瞬时高压，点亮后降压限流 一、涡流现象 1涡流现象：在_内部发生电磁感应而产生_的现象整块导体整块导体感应电流感应电流外周长外周长 频率频率 二、涡流的应用 1电磁灶 (1)加热原理：磁场感应_加热 (2)优点 _加热，热效率高 无_和_，清洁、安全 功能全涡流涡流直接直接明火明火炊烟炊烟 2高频感应炉 (1)原理：涡流感应加热 (2)优点：_加热，热源和受热物体可以不直接接触；加热_，_，可以减小表面氧化现象；容易控制_，提高加工精度；可实现_加热；可实现自动化控制；可减小占地、热辐射、噪声和灰尘非接触式非接触式效率高效率高速度快速度快温度温度局部局部 3涡流制动与探测 (1)涡流制动 原理：_相对于_运动，产生的感应电流会使导体受到安培力，_总是阻碍导体的运动 应用：电表的阻尼制动、高速机车制动的_、脱水机的制动 (2)涡流探测 原理：_与互感 应用：探测行李包中的枪支、掩埋的地雷、金属覆盖膜厚度导体导体 磁场磁场 安培力的方向安培力的方向 涡流闸涡流闸 涡流涡流 三、涡流的防止 1原理：缩小导体的_，增大材料的_ 2事例：电机和变压器的铁芯用_叠压而成 3目的：减少_损失，提高机械效率外周长外周长电阻率电阻率硅钢片硅钢片发热发热 安全检查报警器的原理 【答案】在报警器内有一线圈，线圈中通有高频电流，因此线圈周围有着高频的变化磁场当报警器靠近金属体时，线圈的磁场在金属体中感应出涡电流，涡电流产生的磁场又会穿过线圈，改变线圈中的原磁场，使相关的电子线路产生报警声. 1本质：电磁感应现象 2条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路 3特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大 4产生涡流的两种情况： (1)块状金属放在变化的磁场中； (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动课堂优化整合 5能量变化 伴随着涡流现象，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如下图所示，是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他的部分发热很少，以下说法中正确的是()例例 1 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 解析：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，感应电流的大小与感应电动势有关，电流变化的频率越高，电流变化得越快，感应电动势就越大，A选项正确；工件上焊缝处的电阻大，电流在此处产生的热量就多，D正确 答案：AD 题后反思 高频焊接利用了涡流的热效应，而涡流的本质就是电磁感应现象，可用法拉第电磁感应定律和欧姆定律分析 1(多选)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流，关于其工作原理，以下说法正确的是() A人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流 B人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流 C线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流 D金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流 【答案】CD 【解析】一般金属物品不一定能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D项正确电磁阻尼与电磁驱动的比较电磁阻尼与电磁驱动的比较比较比较电磁阻尼电磁阻尼电磁驱动电磁驱动不不同同点点成因成因由于导体在磁场中运动由于导体在磁场中运动而产生感应电流而产生感应电流由于磁场的运动引起磁通由于磁场的运动引起磁通量的变化而产生感应电流量的变化而产生感应电流效果效果安培力的方向与导体运安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体动方向相反，阻碍物体运动运动导体受安培力的方向与导导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动方向相同，推动导体运动体运动能量能量转化转化导体克服安培力做功，导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电其他形式的能转化为电能，再转化为内能能，再转化为内能由于电磁感应，磁场能转由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做化为电能，通过安培力做功，电能转化为机械能，功，电能转化为机械能，而对外做功而对外做功相同点相同点两者都是电磁感应现象两者都是电磁感应现象 【特别提醒】电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，安培力总是阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如下图所示，在此过程中() A磁铁做匀速直线运动B磁铁做减速运动 C小车向右做加速运动 D小车先加速后减速例例 2 解析：磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的扩展知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动同理，磁铁穿出时产生的相互作用力也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项B是正确的而对于小车上螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C项对 答案：BC 2如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO轴转动，当磁铁按图示方向绕OO轴转动，线圈的运动情况是() A俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速 D线圈静止不动 【答案】C 【解析】当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同，以减小磁通量的增加，因而线圈跟着转起来，但阻碍不是阻止，磁通量仍要增加，所以其转速小于磁铁的转速.