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目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,一,二,三,四,一、涡流现象 导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象,称为涡流现象.导体的外周长越长,交变磁场的频率越高,涡流就越大.,目标导航,预习导引,一,二,三,四,二、电磁灶与涡流加热 电磁灶采用了磁场感应涡流加热原理,因此利用交变电流通过线圈产生交变磁场.,目标导航,预习导引,一,二,三,四,三、感应加热 足够大的导体中产生很大的涡流,导体中电流可以发热,使金属受热甚至融化,人们根据这个原理,制造出了感应炉,用来冶炼金属. 在感应加热中,是使用高频交流电源好,还是使用低频交流电源好?为什么? 答案：使用高频电源好,感应加热就是利用感应电流产生的热量,感应电流适当大些较好,当使用高频交流电源时,它产生高频变化的磁场,磁场中导体内的磁通量变化非常迅速,产生较大的感应电动势和感应电流,加热效果会更好.,目标导航,预习导引,一,二,三,四,四、涡流制动、探测及消除 金属盘在磁场中转动,从而产生一个动态阻尼力,激起涡流,实现制动.生产、生活中,有时也要避免涡流效应,以降低能耗.,知识精要,思考探究,典题例解,一,二,迁移应用,一、涡流 1.涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象,涡流产生条件是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.同时因为整个导体回路的电阻一般很小,所以感应电流很大. 2.可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中. (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.,知识精要,思考探究,典题例解,一,二,迁移应用,3.能量转化 伴随着涡流现象,其他形式的能转化成的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.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,乘坐飞机的乘客登机前都要接受安全检查.如图是一种手持式安全检查报警器.一靠近金属体,它就会发出报警声.这是为什么呢? 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变化的磁场.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.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例1】(多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来.若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有 ( ) A.增加线圈的匝数 B.提高交流电源的频率 C.将金属杯换为瓷杯 D.取走线圈中的铁芯,解析：根据题意,金属杯产生了涡流使水温度升高.要缩短加热时间,应使涡流增大.根据法拉第电磁感应定律,增加线圈匝数、提高交变电流的频率,均可使涡流增大,选项A、B正确;换为瓷杯,不能产生涡流,选项C错误;取走铁芯,使涡流减小,选项D错误. 答案：AB,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,(多选)变压器的铁芯总是利用薄硅钢片叠加而成,而不采用一整块硅钢,这是为了( ) (导学号51130018) A.增大涡流,提高变压器的效率 B.减小涡流,提高变压器的效率 C.增大涡流,减小铁芯的发热量 D.减小涡流,减小铁芯的发热量 答案：BD 解析：本题考查涡流的基本特点.涡流的主要效应之一就是热效应,而变压器的铁芯发热,是我们不希望出现的,所以不采用整块硅钢,而采用薄硅钢片叠加在一起,目的是减小涡流,减小铁芯的发热量,进而提高变压器的效率.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,二、电磁阻尼与电磁驱动 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,这种现象为电磁阻尼.电磁阻尼在实际中有很多应用,教材上说的使电学仪表的指针很快停下来,就是电磁阻尼作用.电磁阻尼还常用于电气机车的电磁制动器中. 如果磁场相对于导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用称为电磁驱动.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,如图所示,当转动蹄形磁铁时,线圈也跟着转动起来,产生这种现象的原因就是电磁驱动.电磁驱动的原因分析:当转动蹄形磁铁时,穿过线圈的磁通量就发生变化,例如,线圈处于图中所示的初始状态时,穿过线圈的磁通量为零,蹄形磁铁一转动,穿过线圈的磁通量就增加了.根据楞次定律,此时线圈中就有感应电流产生,以阻碍磁通量的增加,因而线圈会跟着一起转动起来.线圈转动方向与磁铁方向相同,但转速小于磁铁的转速,即同向异速.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,你能用楞次定律解释电磁阻尼和电磁驱动现象吗? 答案：当磁场变化或导体运动时,若在导体中产生感应电流,感应电流的效果就是阻碍磁场变化,或阻碍导体与磁场间的相对运动,若磁场不变,导体运动,感应电流的效果是阻碍导体运动,这就是电磁阻尼.当磁场运动时感应电流阻碍磁场运动,即阻碍磁场与导体之间的相对运动,而使导体运动起来,这就是电磁驱动.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,【例2】 如图所示,在光滑的水平面上有一半径r=10 cm、电阻R=1 、质量m=1 kg的金属环,以速度v=10 m/s向一有界磁场滑去.匀强磁场方向垂直于纸面向里,B=0.5 T,从环刚进入磁场算起,到刚好有一半进入磁场时,圆环一共释放了32 J的热量,求: (导学号51130019) (1)此时圆环中电流的瞬时功率. (2)此时圆环运动的加速度.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,点拨：(1)圆环进磁场过程中产生感应电流,机械能减少量等于产生的热量. (2)弯曲导线切割磁感线所受安培力的等效长度等于两端点连线长度.,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,答案：(1)0.36 W (2)610-2 m/s2,方向向左,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,一,二,知识精要,思考探究,典题例解,迁移应用,如图所示,上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置,小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放,并落至底部.则小磁块( ) (导学号51130020) A.在P和Q中都做自由落体运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大 答案：C 解析：小磁块在铜管P中下落时,铜管中产生感应电流,根据楞次定律可知,感应电流产生的磁场阻碍小磁块的下落,小磁块的机械能不守恒,A、B两项错误;小磁块在塑料管Q中下落时不会产生感应电流,小磁块的机械能守恒,不难分析知,小磁块在Q中的运动时间短,落至底部时的速度大,C项正确,D项错误.,知识链接,案例探究,易错警示,易错考点:涡流现象中的能量转化问题的分析技巧 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.,知识链接,案例探究,易错警示,光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线,如图所示,抛物线下半部分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(图中虚线所示),一个金属块从抛物线上y=b(ba)处以速度v沿抛物线下滑,假设抛物线足够长,金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是( ),知识链接,案例探究,易错警示,解析：金属块在进出磁场过程中要产生感应电流,感应电流转化为内能,机械能要减少,上升的最大高度不断降低,最后刚好滑不出磁场,做往复运动永不停止,根据能量转化与守恒,整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失,即Q=E= mv2+mg(b-a),故D正确. 答案：D,知识链接,案例探究,易错警示,利用能量守恒分析电磁感应问题时,应注意明确初、末状态及其能量转化,根据力做功和相应形式能的转化列式求解.本题中一定要搞清金属块的运动状态,根据电磁感应知识和能量守恒确定金属块最终活动范围.易犯的错误是认为金属块最终停在O点处,也有同学列公式时忽略了金属块刚开始滑动时具有的动能.,
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