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第二章 電磁感應
第3節 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
班級________ 學號______ 姓名__________
【課標要求】
通過實驗，了解渦流現象。能舉例說明渦流現象在生產生活中的應用。
【學習目標】
1．了解感生電場，知道感生電動勢產生的原因。會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小。
2．通過實驗了解渦流現象，知道渦流是怎樣產生的，了解渦流現象的利用和。
3．通過對渦流實例的分析，了解渦流現象在生產生活中的應用。
4．了解電磁阻尼和電磁驅動。
【自主學習、合作探究】
問題1：電磁感應現象中的感生電場
1．感生電場產生的條件？與靜電場有什么不同？
2．什么是感生電動勢？
3．感生電場的方向如何判定？
【例1】如圖所示，一個閉合電路靜止于磁場中，由于磁場強弱的變化，而使電路中產生了感應電動勢，下列說法中正確的是（ ）
A．磁場變化時，會在在空間中激發一種感生電場
B．使電荷定向移動形成電流的力是磁場力
C．使電荷定向移動形成電流的力是電場力
D．以上說法都不對
【跟蹤訓練1】電子感應加速器就是利用感生電場使電子加速的設備，它的基本原理如圖所示，上、下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感應電場使電子加速。上圖為側視圖，下圖為真空室的俯視圖。如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動，那么當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？如果電流的方向與圖示方向相反，為使電子加速，電流又應怎樣變化？
問題2：渦流
1．什么是渦流？
2．試舉出渦流應用的幾個實例：
【例2】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，待焊接的金屬工件中就產生感應電流，感應電流通過焊縫產生大量熱，將金屬熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分發熱很少，以下說法正確的是(　　)
A．電流變化的頻率越高，焊縫處的溫度升高的越快
B．電流變化的頻率越低，焊縫處的溫度升高的越快
C．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小
D．工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大
問題3：電磁阻尼
1．閱讀課本P37思考與討論，回答下列問題：
（1）指針向右擺，鋁框中的感應電流沿什么方向？
（2）鋁框受到什么方向的安培力？
（3）安培力對鋁框的轉動產生什么影響？用鋁框做線圈骨架有什么好處？
2．什么是電磁阻尼？
3．（閱讀課本P38）為什么靈敏的電流表在運輸時總要用導體將兩個接線柱連在一起？
【例3】有一個銅盤，輕輕撥動它，能長時間地繞軸自由轉動。如果在轉動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤邊緣，但并不與銅盤接觸，如圖所示，銅盤就能在較短時間內停止。分析這個現象產生的原因。
問題4：電磁驅動
由于磁場相對導體的運動，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力使導體運動起來，稱為電磁驅動。
【例4】如圖所示，把一個閉合線圈放在蹄形磁體的兩磁極之間，蹄形磁體和閉合線圈都可以繞OO’軸轉動。當轉動蹄形磁體時，線圈也跟著轉動起來。解釋這個現象。（這種現象叫做電磁驅動，在實際中也有很多應用。下一章要介紹的感應電動機就是利用這個道理驅動的。家庭中用的電能表，汽車上用的電磁式速度表，也利用這種電磁驅動。）
【跟蹤訓練2】如圖所示，水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環，圓心的正上方有一個豎直的條形磁鐵。請通過分析形成以下結論：把條形磁鐵向水平方向移動時，金屬圓環將受到水平方向運動的驅動力，該驅動力的方向條形磁鐵運動的方向相同。
電磁阻尼 電磁驅動
不 同 點 成 因 由于______在_________中運動而產生感應電流 由于______運動引起磁通量的變化而產生感應電流
效 果 安培力的方向與導體運動方向_______，______（此空填“推動”或“阻礙”）物體的運動。 導體受安培力的方向與運動方向________，______（此空填“推動”或“阻礙”）物體的運動。
能量 轉化 導體克服安培力做功，______轉化為______________，最終轉化為_________________。 由于電磁感應，_________能轉化_________能，通過安培力做功， ___ __能轉化為導體的______，而對外做功。
相同點 兩者都是_______________現象
電磁阻尼和電磁驅動的區別和聯系：
【當堂檢測】
1．在科技館中?？吹竭@樣的表演：一根長1m左右的空心鋁管豎直放置，如圖甲所示，把一枚磁性很強的小圓片從鋁管上端放入管口，圓片直徑略小于鋁管的內徑。從一般經驗來看，小圓片自由落下1m左右時間不會超過0.5s，但把小圓片從上端管口放入管中后，過了許久才從鋁管下端落出。小圓片在管中運動時，沒有感覺到它跟鋁管內壁發生摩擦，把小圓片靠著鋁管，也不見它們相互吸引。是什么原因使小圓片在鋁管中緩慢下落呢？如果換用一條有裂縫的鋁管，如圖乙所示，圓片在鋁管中下落就快多了。這又是為什么？
2．人造衛星繞地球運行時，軌道各處的地磁場的強弱并不相同，因此，金屬外殼的人造地球衛星運動時，外殼中總有微弱的感應電流。分析這一現象中的能量轉化情形。它對衛星的運動可能產生怎樣的影響？
3．如圖所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來。分析這個現象產生的原因，并說明此現象中能量轉化的情況。
【課后限時訓練】
1.如圖所示，內壁光滑的塑料管彎成的圓環平放在水平桌面上，環內有一帶負電的小球，整個裝置處于豎直向下的磁場中，當磁場突然增大時，小球將 (　　)
A．沿順時針方向運動
B．沿逆時針方向運動
C．在原位置附近往復運動
D．仍然保持靜止狀態
2.下列做法中可能產生渦流的是（ ）
A.把金屬塊放在勻強磁場中 B.讓金屬塊在勻強磁場中勻速運動
C.讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動 D.把金屬塊放在變化的磁場中
3.變壓器鐵芯中的疊片間要互相絕緣是為了（ ）
A．增大電壓 B．增大渦流損耗 C．減小渦流損耗 D．增大自感
4.如圖所示是電表中的指針和電磁阻器，下列說法中正確的是(　　)
A．2是磁鐵，在1中產生渦流
B．1是磁鐵，在2中產生渦流
C．該裝置的作用是使指針能夠轉動
D．該裝置的作用是使指針能很快地穩定
5.如圖，掛在彈簧下端的條形磁鐵在閉合線圈內上下振動，如果空氣阻力不計，則（ ）
A．磁鐵的振幅不變 B．磁鐵做阻尼振動
C．線圈中產生方向不變的電流 D．線圈中產生方向變化的電流

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