高中物理 第四章 电磁感应 第7课时 涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案 新人教版选修3-2

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第7课时 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

[研究选考·把握考情]

考试要求 知识内容 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 加试b 1.了解涡流产生的原因，知道涡流的本质是感应电流 教学要求 2.了解电磁阻尼和电磁驱动现象 3.了解涡流的应用和减小涡流危害的方法 说明 不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象

知识点一 涡流

[基 础 梳 理]

1.定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生感应电流，这种电流看起来像水中的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。 2.应用

(1)涡流热效应的应用，如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用，如探雷器。

3.防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。

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(2)途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代表整块硅钢铁芯。

[要 点 精 讲]

1.对涡流的理解： (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。故金属块的发热功率很大。 2.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。

3.产生涡流时的能量转化：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。例如，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。

【例1】 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1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( )

图1

A.mgb

1

B.mv2 2

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C.mg(b－a)

1

D.mg(b－a)＋mv2

2

解析 金属块进出磁场的过程有涡流产生，机械能转化为电能，电能转化为内能，最终金属块只能在磁场内运动。由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒。选取x轴所在水平面为零重力势能参考面。 1

初状态机械能E1＝mgb＋mv2

2末状态机械能E2＝mga

1

焦耳热Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋mv2

2答案 D

名师点睛 部分同学在处理此题时误认为金属最终停在O点，原因是没有认识到金属块只在进出磁场时产生焦耳热，当金属块整体在磁场中运动时，不产生涡流，所以不损失机械能。 【跟踪训练】 如图所示，A、B两图是把带绝缘层的线圈绕在软铁上，C、D两图是把带绝缘层的线圈绕在有机玻璃上，则能产生涡流的是( )

解析 只有穿过整个导体的磁通量发生变化，才产生涡流，B是直流电源不能产生涡流，C、D不是导体，故只有A能产生涡流。 答案 A

知识点二 电磁阻尼和电磁驱动

[基 础 梳 理]

1.电磁阻尼

(1)定义：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

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