人教版高中物理选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件（共19张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版高中物理选修3-2第四章第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件（共19张PPT） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 1.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-02-14 07:33:11 | ||
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文档简介
(共19张PPT)
第四章 电磁感应
第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
没有火苗，也没有看到烟，水为什么这么快烧开了？
演示实验
新课引入
为什么一个大大的线圈就可以让电磁炉工
作，能使锅子里面的水烧开了呢？
一、涡流(eddy current)
1、定义：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块内产生的自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。
2、如图所示，绝缘导线绕在金属块上，当通以交变电流时，磁通量不断变化，将产生涡流，由于金属块电阻小产生涡流很强，使铁芯发热浪费电能。
3、如图所示，薄硅钢片使涡流被限制在狭窄的薄片之内，使电阻增大，减弱涡流，减小损失。且硅钢片比普通钢片电阻率大，其涡流损失只有普通钢的1/5~1/4。
二、涡流的利用
如图所示的高频感应炉，利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产生的涡流热效应就越强。
高频感应炉优点：
速度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。
高频焊接机原理：线圈中通以高频电流，内部焊接工件由于电磁感应产生感应电流，频率越高，产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很大，放出的热量很多，致使温度升高将金属熔化，焊接在一起。应用于焊接自行车车架。
二、涡流的利用
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场，埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
二、涡流的利用
机场、车站及重要场所的安检门及工作人员手上的探测器，也是利用与探雷器类似的电磁感应原理使仪器报警，来探测进出人员身上携带的金属物品。
二、涡流的利用
交变电流
交变电流
整块铁芯
彼此绝缘的薄片
思考与讨论
1、增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
2、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢片
线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器，怎样减少涡流损耗？
三、涡流的防止
变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的热效应，从而减少电能的损耗，同时避免破坏绝缘层，对电器起到了保护的作用。
三、涡流的防止
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？
电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数的位置上。
思考与讨论
四、电磁阻尼
四、电磁阻尼
应用：磁电式电表中安装的使指针很快地停下的铝框；电气机车内部可使机车快速停下的电磁制动器等
电磁阻尼现象：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，这种现象称为电磁阻尼。
微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。
思考与讨论
五、电磁驱动
在车辆长途运输微安表时，都要用导线把微安表两个接线柱连在一起，这又是为什么？
应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。
注意：在电磁驱动下，金属圆盘的转速总是比磁铁或磁场的转速小。
电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
五、电磁驱动
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
电磁感应的其他一些应用
电磁阻尼与电磁驱动比较
电磁阻尼 电磁驱动
成因
由于导体在磁场中运动而产生感应电流
由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流
效果
安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量转化 导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，最终转化为内能
由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，对外力做功
1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
CD
课堂练习
2、在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是( )
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
BD
注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，故铁加速，铝减速
课堂练习
祝同学们学习愉快！
再见
第四章 电磁感应
第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
没有火苗，也没有看到烟，水为什么这么快烧开了？
演示实验
新课引入
为什么一个大大的线圈就可以让电磁炉工
作，能使锅子里面的水烧开了呢？
一、涡流(eddy current)
1、定义：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块内产生的自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。
2、如图所示，绝缘导线绕在金属块上，当通以交变电流时，磁通量不断变化，将产生涡流，由于金属块电阻小产生涡流很强，使铁芯发热浪费电能。
3、如图所示，薄硅钢片使涡流被限制在狭窄的薄片之内，使电阻增大，减弱涡流，减小损失。且硅钢片比普通钢片电阻率大，其涡流损失只有普通钢的1/5~1/4。
二、涡流的利用
如图所示的高频感应炉，利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产生的涡流热效应就越强。
高频感应炉优点：
速度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，适于冶炼特种合金和特种钢。
高频焊接机原理：线圈中通以高频电流，内部焊接工件由于电磁感应产生感应电流，频率越高，产生的感应电流越大。由于焊接缝处接触电阻很大，放出的热量很多，致使温度升高将金属熔化，焊接在一起。应用于焊接自行车车架。
二、涡流的利用
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场，埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
二、涡流的利用
机场、车站及重要场所的安检门及工作人员手上的探测器，也是利用与探雷器类似的电磁感应原理使仪器报警，来探测进出人员身上携带的金属物品。
二、涡流的利用
交变电流
交变电流
整块铁芯
彼此绝缘的薄片
思考与讨论
1、增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
2、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢片
线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器，怎样减少涡流损耗？
三、涡流的防止
变压器和电动机的铁芯不采用整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成，目的就是为了减弱铁芯中由于电磁感应而产生的涡流的热效应，从而减少电能的损耗，同时避免破坏绝缘层，对电器起到了保护的作用。
三、涡流的防止
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？
电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数的位置上。
思考与讨论
四、电磁阻尼
四、电磁阻尼
应用：磁电式电表中安装的使指针很快地停下的铝框；电气机车内部可使机车快速停下的电磁制动器等
电磁阻尼现象：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，这种现象称为电磁阻尼。
微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。
思考与讨论
五、电磁驱动
在车辆长途运输微安表时，都要用导线把微安表两个接线柱连在一起，这又是为什么？
应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。
注意：在电磁驱动下，金属圆盘的转速总是比磁铁或磁场的转速小。
电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
五、电磁驱动
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
电磁感应的其他一些应用
电磁阻尼与电磁驱动比较
电磁阻尼 电磁驱动
成因
由于导体在磁场中运动而产生感应电流
由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流
效果
安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量转化 导体克服安培力做功，其他形式能转化为电能，最终转化为内能
由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，对外力做功
1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
CD
课堂练习
2、在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是( )
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
BD
注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，故铁加速，铝减速
课堂练习
祝同学们学习愉快！
再见