安全檢查報(bào)警器 乘坐飛機(jī)的乘客登機(jī)前都要接受安全檢查．圖中是一種手持式安全檢查報(bào)警器，一靠近金屬體，它就會(huì)發(fā)出報(bào)警聲．這是為什么呢？原來(lái)，在報(bào)警器內(nèi)有一線(xiàn)圈，線(xiàn)圈中通有高頻電流，因此線(xiàn)圈周?chē)兄哳l的變化磁場(chǎng)．當(dāng)報(bào)警器靠近金屬體時(shí)，線(xiàn)圈的磁場(chǎng)在金屬體中感應(yīng)出渦電流，渦電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)又會(huì)穿過(guò)線(xiàn)圈，改變線(xiàn)圈中的原磁場(chǎng)，使相關(guān)的電子線(xiàn)路產(chǎn)生報(bào)警聲．
1．當(dāng)線(xiàn)圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，由于電磁感應(yīng)，附近的另一個(gè)線(xiàn)圈中會(huì)產(chǎn)生________，看起來(lái)像水中的漩渦，所以把它叫做________，簡(jiǎn)稱(chēng)________．2．當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是________，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁阻尼．3．如果磁場(chǎng)相對(duì)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流所受的安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)．這種作用稱(chēng)為_(kāi)_______．
1．感應(yīng)電流　渦電流　渦流2．阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)3．電磁驅(qū)動(dòng)
一、渦流1．定義：當(dāng)線(xiàn)圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí)，線(xiàn)圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流在導(dǎo)體內(nèi)自成閉合回路，很像水的漩渦，把它叫做渦電流，簡(jiǎn)稱(chēng)渦流．2．產(chǎn)生：把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中，或讓它在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬塊內(nèi)都會(huì)產(chǎn)生渦流．渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守電磁感應(yīng)定律．3．特點(diǎn)：電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路，整塊金屬的電阻很小，渦流往往很強(qiáng)．
4．利用用來(lái)冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有線(xiàn)圈，線(xiàn)圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生渦流．渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化并達(dá)到很高的溫度．利用渦流冶煉的優(yōu)點(diǎn)是整個(gè)過(guò)程能在真空中進(jìn)行，這樣就能防止空氣中的雜質(zhì)進(jìn)入金屬，可以冶煉高質(zhì)量的合金．5．防止電動(dòng)機(jī)、變壓器的線(xiàn)圈都繞在鐵芯上．線(xiàn)圈中流過(guò)變化的電流，在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞電器．因此，我們要想辦法減小渦流．途徑之一是增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼，它的電阻率比較大．另一個(gè)途徑就是用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯．
如右圖所示，在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的磁場(chǎng)，銅環(huán)在A點(diǎn)由靜止釋放，向右擺至最高點(diǎn)B，不考慮空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是(　　) A．A、B兩點(diǎn)在同一水平線(xiàn) B．A點(diǎn)高于B點(diǎn) C．A點(diǎn)低于B點(diǎn) D．銅環(huán)將做等幅擺動(dòng) 解析：銅環(huán)在進(jìn)入和穿出磁場(chǎng)的過(guò)程中，穿過(guò)環(huán)的磁通量發(fā)生變化，則環(huán)中有感應(yīng)電流產(chǎn)生，故應(yīng)損耗一定的機(jī)械能．所以A點(diǎn)高于B點(diǎn)． 答案：B
1.右圖是利用高頻交流電焊接自行車(chē)零件的原理示意圖，其中外圈A是通高頻交變電流的線(xiàn)圈，B是自行車(chē)零件，a是待焊接口，焊接時(shí)接口兩端接觸在一起．當(dāng)A中通有交變電流時(shí)，B中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，使得接口處金屬熔化焊接起來(lái)． (1)試分析說(shuō)明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關(guān)系？ (2)試解釋說(shuō)明，為什么焊接過(guò)程中，接口a處被熔化而零件的其他部分并不很熱？
解析：(1)A中交變電流的頻率越高，B中磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，感應(yīng)電流I越大，所以電流熱功率P＝I2R也越大，焊接得越快．(2)B中各處電流大小相等，但接口a處電阻大，電流熱功率大，而其他部分電阻小，電流熱功率小，所以接口a處已被熔化而零件其他部分并不很熱．
二、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1．電磁阻尼當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為電磁阻尼．說(shuō)明：電磁阻尼在實(shí)際中有很多應(yīng)用，課本上講的使電學(xué)儀表的指針很快的停下來(lái)，就是電磁阻尼作用．電磁阻尼還常用于電氣機(jī)車(chē)的電磁制動(dòng)器中．
2．電磁驅(qū)動(dòng) 如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這種作用常常稱(chēng)為電磁驅(qū)動(dòng)． 如右圖所示，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁鐵時(shí)，線(xiàn)圈也跟著轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因就是電磁驅(qū)動(dòng)． 電磁驅(qū)動(dòng)的原因分析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量就發(fā)生變化，例如，線(xiàn)圈處于圖中所示的初始狀態(tài)時(shí)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量為零，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動(dòng)，穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量就增加了．根據(jù)楞次定律，此時(shí)線(xiàn)圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線(xiàn)圈會(huì)跟著一起轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)．
磁電式儀表的線(xiàn)圈通常用鋁框做骨架，把線(xiàn)圈繞在鋁框上，這樣做的目的是(　　)A．防止渦流　　　　　　B．利用渦流C．起電磁阻尼的作用 D．起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析：線(xiàn)圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線(xiàn)產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流．渦流阻礙線(xiàn)圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線(xiàn)圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來(lái)．所以，這樣做的目的是利用渦流來(lái)起電磁阻尼的作用．答案：BC
2．如右圖所示，讓一金屬圓盤(pán)接近磁鐵的兩極，但不接觸．使磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)，圓盤(pán)也會(huì)跟著轉(zhuǎn)動(dòng)．這種現(xiàn)象稱(chēng)為“電磁驅(qū)動(dòng)”．請(qǐng)你說(shuō)明電磁驅(qū)動(dòng)的原理．
解析：當(dāng)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓盤(pán)上不同位置的磁通量發(fā)生變化，因而圓盤(pán)中會(huì)有渦流形成，該渦流的磁場(chǎng)阻礙磁通量的變化，使圓盤(pán)隨著磁鐵一起轉(zhuǎn)，但圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)速度比磁鐵慢．
1．(2011年寧夏銀川)電磁爐是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生的渦流，使鍋體發(fā)熱從而加熱食物．下列相關(guān)的說(shuō)法中正確的是(　　)A．鍋體中渦流的強(qiáng)弱與磁場(chǎng)變化的頻率有關(guān)B．電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作C．金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來(lái)烹飪食物D．電磁爐的上表面一般都用金屬材料制成，以加快熱傳遞、減少熱損耗
解析：渦流是高頻交流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)引起的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故選項(xiàng)A正確B錯(cuò)誤；電磁爐表面一般用絕緣材料制成，避免產(chǎn)生渦流，鍋體用金屬制成利用渦流加熱物體，故選項(xiàng)CD錯(cuò)誤．答案：A
5．光滑曲面與豎直平面的交線(xiàn)是拋物線(xiàn)，如下圖所示，拋物線(xiàn)的方程是y＝x2，下半部處在一個(gè)水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)的上邊界是y＝a的直線(xiàn)(圖中的虛線(xiàn)所示)，一個(gè)小金屬塊從拋物線(xiàn)上y＝b(b>a)處以初速度v沿拋物線(xiàn)下滑．假設(shè)拋物線(xiàn)足夠長(zhǎng)，金屬塊沿拋物線(xiàn)下滑后產(chǎn)生的焦耳熱總量是(　　) A．mgb B. mv2 C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋ mv2
解析：金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)，由于渦流現(xiàn)象產(chǎn)生焦耳熱而使機(jī)械能減少．解答本題首先應(yīng)明確金屬塊的初、末狀態(tài)，然后根據(jù)金屬塊機(jī)械能的變化確定所產(chǎn)生的焦耳熱總量．金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生焦耳熱，損失機(jī)械能而使金屬塊所能達(dá)到的最高位置越來(lái)越低，當(dāng)金屬塊所能達(dá)到的最高位置為y＝a時(shí)，金屬塊不再進(jìn)出磁場(chǎng)，不再產(chǎn)生焦耳熱．金屬塊機(jī)械能不再損失，在磁場(chǎng)中往復(fù)運(yùn)動(dòng)．由于金屬塊減少的動(dòng)能和重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以Q＝|ΔEp＋ΔEk|＝mg(b－a)＋ mv2.答案：D

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7 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)

版本： 人教版 (新課標(biāo))

年級(jí)： 選修3

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