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人教版高二物理选修3-2涡流、电磁阻尼和电磁驱动教案范文

编辑:

2016-09-29

引入新课

复习提问:

1、什么是电磁感应现象?

2、麦克斯韦磁场理论是什么?

根据麦克斯韦电磁场理论,当如右图所示的磁场变化时,在磁场周围会产生感生电场,导体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感应电流,这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线,我们把它叫涡电流。简称涡流。

 

目标一:涡流

1. 涡流的产生及特点:

定义:把块状金属放在变化的磁场中,或让他们

在磁场中运动,金属块中会产生环形感应电流,

像水中的漩涡,所以把它叫做涡电流,简称涡流。

特点:金属块本身自行构成许许多多的闭合电路,

整块金属的电阻很小,涡流往往很强,根据公式P=I2R知,热功率的大小与电流的平方成正比,故金属块的发热功率很大,即金属块会产生大量的热量。

实质:是一种特殊的电磁感应现象

2. 涡流的利用:

A、利用涡流的热效应:真空冶炼炉、电磁炉、高频感应炉

利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行,这样就能防止空气中的杂质进入金属,可以冶炼高质量的合金。

B、利用涡流的磁效应:探雷器(隐蔽的金属物改变通过探测线圈电流的大小和相位,从而探知金属物)、安检门、电磁制动装置(利用涡流与磁场的相互作用制造出了电磁制动装置,应用于电表的阻尼振动,高速机车制动的涡流闸)

3. 涡流的防止:涡流使铁芯发热,浪费了能量,还可能损坏仪器

途径一:增大铁芯材料的电阻率

途径二:用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯

目标二:电磁阻尼

问题:如图所示,闭合回路中一部分导体

切割磁感线运动时,会产生感应电流吗?

产生的感应电流在磁场中会使导体受安

培力作用吗?是动力还是阻力?

 

(1)产生:闭合回路的部分导体在磁场中运动切割磁感线时产生感应电流,导体在磁场中就会受到安培力的作用,安培力的方向总是阻碍引起感应电流的导体与磁场的相对运动,这种现象称为电磁阻尼。电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象,任何在磁场中运动导体,只要给感应电流提供回路,就会存在电磁阻尼作用。

(2) 应用:

磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来,便于读数。

电磁制动器

(3) 实质:电磁阻尼的实质仍是电磁感应现象,这体现了“阻碍”的另一个含义:阻碍

相对运动,但不是阻止相对运动,从能量转化角度看,机械能与电能之间进行相互转换,正是克服了这种阻碍

[演示]电磁阻尼。

按照教材“做一做”中叙述的内容,演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。

目标三:电磁驱动

实例分析:一个铝框放在蹄形的两个磁极间,可以绕支点自由转动。转动磁铁,观察铝框的运动。怎么解释铝框运动?

(1) 电磁驱动:

概念:磁场相对于导体运动时,导体产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来的现象称为电磁驱动。

如图所示,当转动蹄形磁铁时,线圈也跟着转动起来,产生这种现象的原因就是电磁驱动

(2) 特点:线圈转动方向与磁铁转动方向相同,但转速小于磁铁的转速,即同向异步

(3) 实质:电磁驱动属于电磁感应现象,安培力的作用是阻碍导体与磁体间的相对运动。

(4) 应用:交流感应电动机

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