
既沒(méi)火苗,也沒(méi)黑煙,鍋底也不變黑,為什么一個(gè)大大的線圈就能讓電磁爐工作,使鍋里的水很快就燒開(kāi)?
若環(huán)中磁場(chǎng)向上增強(qiáng),回路中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生?如果環(huán)不斷變粗直到變成一個(gè)圓盤,盤中是否會(huì)有感應(yīng)電流產(chǎn)生?
若將線圈繞在鐵塊上,線圈中通有變化的電流,鐵塊中是否有感應(yīng)電流產(chǎn)生?
1)在感生電場(chǎng)中放入單匝線圈能否產(chǎn)生感應(yīng)電流?若能,感應(yīng)電流的形狀如何?2)在感生電場(chǎng)中放入金屬圓盤能否產(chǎn)生感應(yīng)電流?若能,感應(yīng)電流的形狀如何?
2、本質(zhì):電磁感應(yīng)。渦流實(shí)際上是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,當(dāng)導(dǎo)體處在變化的磁場(chǎng)中,或者導(dǎo)體在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體內(nèi)部可以等效成許許多多的閉合電路,當(dāng)穿過(guò)這些閉合電路的磁通量變化時(shí),在導(dǎo)體內(nèi)部的這些閉合電路中將產(chǎn)生感應(yīng)電流。即導(dǎo)體內(nèi)部產(chǎn)生了渦流。
1、定義:當(dāng)線圈中的電流隨時(shí)間變化時(shí),這個(gè)線圈附近的任何導(dǎo)體中都會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流,這種電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路,很像水的旋渦,故叫渦電流,簡(jiǎn)稱渦流。
3、條件:(1)穿過(guò)導(dǎo)體(金屬塊)的磁通量發(fā)生變化 (2)導(dǎo)體(金屬塊)本身可自行構(gòu)成閉合回路
(1)當(dāng)導(dǎo)體(塊狀金屬)處在變化的磁場(chǎng)中 磁場(chǎng)能→電能→內(nèi)能(2)讓導(dǎo)體(塊狀金屬)進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) 機(jī)械能(克服安培力做功)→電能→內(nèi)能
4、產(chǎn)生渦流的兩種情況:
(1)渦流的特點(diǎn)金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生熱量,如果金屬的電阻率小,則渦流很強(qiáng),產(chǎn)生的熱量也很多。當(dāng)電流在金屬塊內(nèi)自成閉合回路(產(chǎn)生渦流)時(shí),由于整塊金屬的電阻很小,渦流往往很強(qiáng),根據(jù)公式P=I2R知,熱功率的大小與電流的平方成正比,故金屬塊的發(fā)熱功率很大。
(2)能量轉(zhuǎn)化伴隨著渦流現(xiàn)象,其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如果金屬塊放在了變化的磁場(chǎng)中,則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能;如果是金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),則由于克服安培力做功,金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。注意:(1)渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。
6、渦流的應(yīng)用——渦流的熱效應(yīng)
渦流的熱效應(yīng):金屬塊中的渦流要產(chǎn)生熱量,如果金屬的電阻率小,則渦流很強(qiáng),產(chǎn)生的熱量也很多。
渦流的應(yīng)用——渦流的磁效應(yīng)
渦流的磁效應(yīng):渦流的磁場(chǎng)反過(guò)來(lái)影響線圈中的電流,使儀器報(bào)警。
危害:電動(dòng)機(jī)和變壓器的工作原理都跟電磁感應(yīng)現(xiàn)象有關(guān),內(nèi)部都有鐵芯結(jié)構(gòu),線圈中流過(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。
在各種電動(dòng)機(jī)、變壓器中,渦流是非常有害的。 它會(huì)使鐵芯的溫度升高,從而危及線圈絕緣材料的壽命,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使材料報(bào)廢。 其次渦流發(fā)熱要消耗額外的能量,會(huì)使電動(dòng)機(jī)、變壓器的效率降低。
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
減少渦流的途徑(1)增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼(2)用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯
防止(減少渦流的途徑):
下列哪些措施是為了防止渦流的危害( )A、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上C、變壓器的鐵芯不做成整塊,而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導(dǎo)電的氧化層
如圖所示是高頻焊接原理示意圖.線圈中通以高頻變化的電流時(shí),待焊接的金屬工件中就產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流通過(guò)焊縫處產(chǎn)生大量熱量,將金屬熔化,把工件焊接在一起,而工件其它部分發(fā)熱很少,以下說(shuō)法正確的是( )A.交流電的頻率越高,焊縫處的溫度升高得越快B.交流電的頻率越低,焊縫處的溫度升高得越快C.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻小D.工件上只有焊縫處溫度升得很高是因?yàn)楹缚p處的電阻大
交流電頻率越高,則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越強(qiáng),升溫越快,工件電流相同,即電阻大,溫度高,放熱多
(多選)下列圖中,A圖是真空冶煉爐可以冶煉高質(zhì)量的合金;B圖是充電器工作時(shí)繞制線圈的鐵芯中會(huì)發(fā)熱;C圖是安檢門可以探測(cè)人身是否攜帶金屬物品;D圖是工人穿上金屬絲織成的衣服可以高壓帶電作業(yè)。屬于渦流現(xiàn)象的是 ( )
一單匝線圈落入磁場(chǎng)中,分析它在圖示位置時(shí)感應(yīng)電流的方向和線圈所受安培力的方向。此時(shí)安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響?
如圖所示是一個(gè)單閘線圈落入磁場(chǎng)的過(guò)程:(1)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?(2)線圈所受的安培力的方向?是阻礙還是推動(dòng)導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)?(3)從楞次定律角度分析安培力的作用效果?(4)從能量轉(zhuǎn)化角度分析安培力的作用效果?
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)象稱為電磁阻尼。
思考:磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,如圖所示。假定儀表工作時(shí)指針向右轉(zhuǎn)動(dòng),鋁框中的感應(yīng)電流沿什么方向?由于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其中有感應(yīng)電流,鋁框要受到安培力。安培力是沿什么方向的?安培力對(duì)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生什么影響?使用鋁框做線圈骨架有什么好處?
★線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng),感應(yīng)電流所受的安培力方向總與相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反。★電表中使用鋁框做線圈骨架的好處是鋁質(zhì)材料不會(huì)被磁化;不會(huì)影響電表的磁場(chǎng)分布;同樣的鋁框比鐵框的電阻小,渦流強(qiáng),電磁阻尼效果好,指針能很快地穩(wěn)定指到讀數(shù)位置上。
微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)為何把兩個(gè)接線柱連在一起?
微安表是一種高靈敏度,高精度電流表,表內(nèi)的指針因振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生搖擺,劇裂搖擺會(huì)使微安表造成指針打偏、降低靈敏度、或失靈等。故在運(yùn)輸中,用導(dǎo)線短路兩接線柱,微安表內(nèi)部有磁體,有線圈。
把接線柱連在一起,線圈在擺動(dòng)的時(shí)候就產(chǎn)生感應(yīng)電流,這個(gè)感應(yīng)電流可以阻礙線圈的擺動(dòng),使指針迅速停止擺動(dòng),保護(hù)游絲,指針。使表頭線圈閉合產(chǎn)生電磁阻尼,大大降低因外界的搖擺、振動(dòng)對(duì)表頭的影響。
磁電式儀表為什么用鋁框做線圈骨架?
電磁阻尼應(yīng)用:磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺等.
分析下列現(xiàn)象的原因,并說(shuō)明現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化?
電磁阻尼,使金屬盤,磁鐵和金屬球快速停下,機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能以熱的形式散發(fā)到周圍的空氣中。
當(dāng)線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí),感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體收到安培力,安培力的方向總阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng),會(huì)產(chǎn)生電磁阻尼現(xiàn)象。一個(gè)鋁框放在蹄形磁鐵的兩個(gè)磁極間,可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。如果轉(zhuǎn)動(dòng)線圈周圍的蹄形磁體,線圈是否會(huì)運(yùn)動(dòng)起來(lái)?為什么?
觀看視頻(1)鋁框閉合時(shí),磁鐵與鋁框的旋轉(zhuǎn)方向和旋轉(zhuǎn)快慢有何特點(diǎn)?(2)鋁框不閉合時(shí),鋁框是否旋轉(zhuǎn)?
兩者同向旋轉(zhuǎn),但鋁框旋轉(zhuǎn)的更慢些
磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng),在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力,安培力使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng),這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。
線圈轉(zhuǎn)動(dòng)與磁鐵同向,但轉(zhuǎn)速小于磁鐵,即同向異步。
交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)就是利用電磁驅(qū)動(dòng)的原理工作的
連接到三相電源時(shí)能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)
一種交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)
應(yīng)用:交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī):磁場(chǎng)能→電能→機(jī)械能
蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′ 轉(zhuǎn)動(dòng)。從上向下看,當(dāng)磁鐵逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),從圖示位置轉(zhuǎn)過(guò)900的過(guò)程中:(1)用右手定則或楞次定律分析線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向?(2)在圖示位置線圈所受的安培力的方向?是阻礙還是推動(dòng)線圈運(yùn)動(dòng)? 在圖示位置磁鐵所受的安培力的方向?是阻礙還是推動(dòng)磁鐵運(yùn)動(dòng)?(3)從楞次定律角度分析安培力對(duì)磁鐵或線圈作用效果?(4)從能量轉(zhuǎn)化角度分析安培力對(duì)磁鐵或線圈作用效果?
電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的比較
電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系
電磁阻尼是導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)(或者速度較大)時(shí),安培力的方向與導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)方向相反,阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)。電磁驅(qū)動(dòng)是磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng),導(dǎo)體靜止(或者速度較小)時(shí),安培力對(duì)導(dǎo)體提供動(dòng)力,使導(dǎo)體隨磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)。
電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng),都是由于導(dǎo)體相對(duì)于磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)引起磁通量的變化,產(chǎn)生感應(yīng)電流,安培力的方向與導(dǎo)體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,阻礙導(dǎo)體相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
人造衛(wèi)星繞地球運(yùn)行時(shí),軌道各處地磁場(chǎng)的強(qiáng)弱并不相同,因此,金屬外殼的人造地球衛(wèi)星運(yùn)行時(shí),外殼中總有微弱的感應(yīng)電流.分析這一現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化情形.它對(duì)衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)可能產(chǎn)生怎樣的影響?
『判一判』(1)渦流跟平時(shí)常見(jiàn)的感應(yīng)電流一樣,都是因?yàn)榇┻^(guò)導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的。( )(2)渦流有熱效應(yīng),但沒(méi)有磁效應(yīng)。( )(3)電磁灶是在金屬鍋體中產(chǎn)生熱效應(yīng),從而達(dá)到加熱和烹飪食物的目的。( )(4)制造變壓器用的鐵芯是利用了渦流。( )(5)發(fā)生電磁驅(qū)動(dòng)時(shí),導(dǎo)體與磁場(chǎng)的速度應(yīng)相同。( )
1.如圖所示,是用渦流金屬探測(cè)器探測(cè)地下金屬物的示意圖,下列說(shuō)法中正確的是( )A.探測(cè)器內(nèi)的探測(cè)線圈會(huì)產(chǎn)生交變磁場(chǎng)B.只有有磁性的金屬物才會(huì)被探測(cè)器探測(cè)到C.探測(cè)到地下的金屬是因?yàn)樘筋^中產(chǎn)生了渦流D.探測(cè)到地下的金屬物是因?yàn)榻饘傥镏挟a(chǎn)生了渦流
2.如圖所示,在O點(diǎn)正下方有一個(gè)具有理想邊界的勻強(qiáng)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
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)
銅環(huán)最終的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是怎樣?
3.在水平放置的光滑導(dǎo)軌上,沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵,如圖?,F(xiàn)有鐵、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙,使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去。各物塊在碰上磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況是( ) A、都做勻速運(yùn)動(dòng) B、甲做加速運(yùn)動(dòng) C、乙做勻速運(yùn)動(dòng) D、丙做勻速運(yùn)動(dòng)
鐵塊會(huì)被磁化,與磁鐵相互吸引
鋁塊不會(huì)被磁化,形成渦流,與磁鐵相互排斥
4、如圖所示,一銅球在磁場(chǎng)中從高為h的曲面滾下,沿曲面的另一側(cè)上升,設(shè)銅球初速度為零,不計(jì)摩擦,則( )A.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),球上升的高度小于hB.若是勻強(qiáng)磁場(chǎng),球上升的高度大于hC.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),球上升的高度等于hD.若是非勻強(qiáng)磁場(chǎng),球上升的高度小于h
這是一份高中物理人教版 (2019)選擇性必修 第二冊(cè)第二章 電磁感應(yīng)3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)評(píng)優(yōu)課ppt課件,共49頁(yè)。PPT課件主要包含了新課導(dǎo)入,新課講解,課堂總結(jié),鞏固提升,PART01,PART02,觀察與分析,鋁管實(shí)驗(yàn),電磁阻尼,電磁驅(qū)動(dòng)等內(nèi)容,歡迎下載使用。
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