1、7涡流、电磁阻尼和电磁驱动1涡流(1)概念：导体中感应出的电流在导体内自成闭合回路，像水的旋涡一样，因此把它叫做涡电流，简称涡流涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律涡流同其他电流一样，通过电阻时要产生热量，这体现了涡流的热效应(2)涡流在实际中的应用：涡流冶炼：由于金属的电阻率小，产生的涡流很强，热量很多利用涡流的热效应可以冶炼金属，例如真空冶炼炉探测金属：探测器线圈中有变化着的电流，遇到金属物品时，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警利用涡流的磁效应可以探测金属，例如探雷器、安检门(3)涡流防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量
2、，损坏电器真空冶炼炉利用涡流来冶炼金属，在加热中，为什么使用高频的交流电源？提示：冶炼原理是利用感应电流产生的热量，使用高频交流电源，磁场变化快，磁场中导体内的磁通量变化更迅速，产生更大的感应电动势和感应电流，加热效果好2电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数为什么灵敏电流计在运输时要把两个接线柱用导线连接在一起？提示：用导线连接两个接线柱，使线圈构成闭合回路，当运输中振动时，线圈切割磁感线产生感应电流，受到阻碍运动的安培力，不至于使指针振幅过大，以保护电流表，实质是利用了
3、电磁阻尼3电磁驱动(1)概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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(2)应用：交流感应电动机求解此题应把握以下两点：(1)金属块进出磁场时，产生焦耳热，损失机械能(2)金属块整体在磁场中运动时，金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动答案D解析金属块进出磁场时，会产生焦耳热，损失机械能从而使金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能达到的最高位置为ya时，金属块不再进出磁场，不再产生焦耳热金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动由于金属块减少的动能和重力势能全部转化为内能，所以Q|Ep|Ek|mg(ba)mv2.总结提能 (1)只
4、有穿过金属块的磁通量发生变化的过程，才有涡流产生(2)在产生涡流的过程中，弄清能量的转化过程，根据能量守恒列式求解相关问题电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安全可靠如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(B)A当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好B电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作C电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差D在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用解析：电磁炉就是采用涡流感应加热原理，其内部通过电子线路板组成部分产生交变磁场，当用含铁质锅具
5、底部放置于炉面时，锅具即切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生涡流，使锅具铁分子高速无规则运动，分子互相碰撞、摩擦而产生热能，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的，A错误，B正确电磁炉工作时需要在锅底产生感应电流，陶瓷锅或耐热玻璃锅不属于金属导体，不能产生感应电流，C错误由于线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热效应起到加热作用，D错误考点二 电磁阻尼与电磁驱动1电磁阻尼(1)定义：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(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数如图所示使指针偏转的
6、线圈绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中转动，这时铝框内产生的感应电流将受到磁场作用力，抑制指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上2电磁驱动(1)定义：磁场相对于导体运动时，在导体中产生感应电流，使导体在安培力作用下运动起来的现象(2)应用交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的，当磁铁转动时，铝框上产生感应电流，受到磁场的作用力，将产生一个促使铝框按磁场旋转方向发生转动的力矩但是如果铝框的转速达到了与磁场转速一样，则两者的相对速度为零，感应电流便不会产生，这时电磁驱动作用便消失所以在电磁驱动作用下，铝框的转速总要比磁铁或磁场的转速小，或者说两者的转速总是异步的
7、感应式异步电动机就是根据这个原理制成的电磁阻尼与电磁驱动的比较【例2】多选位于光滑水平面的小车上水平固定一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v0穿入螺线管，并最终穿出，如图所示，在此过程中()A磁铁做匀速直线运动 B磁铁做减速运动C小车向右做加速运动 D小车先加速后减速解答本题时应注意以下两点：(1)“光滑水平面”说明小车在水平方向上不受摩擦阻力作用(2)磁铁穿过螺线管，说明磁铁相对螺线管运动，属于电磁驱动现象答案BC解析磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动；同理，磁铁穿出时，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运
8、动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项A错误，B正确对于小车上的螺线管来说，螺线管受到的安培力方向始终为水平向右，这个安培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速运动，选项C正确，D错误总结提能 无论是导体运动，还是磁场运动，电磁感应现象中感应电流所受安培力总是阻碍导体和磁场间的相对运动如图所示，一狭长的铜片能绕O点在纸平面内摆动，有界磁场的方向垂直纸面向里，铜片在摆动时受到较强的阻尼作用，很快就停止摆动如果在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摆动较多的次数后才停止摆动，这是为什么？答案：见解析解析：没有开长缝的铜片在磁场中摆动时，铜片内将产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摆
9、动，因此铜片很快就停止摆动如果在铜片上开有多条长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地削弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摆动多次后才停止摆动.1物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是(D)解析：电磁炉利用电磁感应现象产生感应电流，从而产生焦耳热，D正确；A是利用带电粒子在磁场中的偏转，B、C是利用电流的热效应，A、B、C错误2安检门是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置，又称金属探测门安检门主要应用在机场、车站等人流较大的公共场所用来检查人身体上隐藏的金属物品，如枪支、管制刀具等如图为安检门原理图，左边门框中有一通电线
10、圈，右边门框中有一接收线圈工作过程中某段时间通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则(D)A无金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针B无金属片通过时，接收线圈中的感应电流增大C有金属片通过时，接收线圈中的感应电流方向为逆时针D有金属片通过时，接收线圈中的感应电流大小发生变化解析：当左侧线圈中通有不断减小的顺时针方向的电流时，可知穿过右侧线圈的磁通量向右，且不断减小，根据楞次定律可知，右侧线圈中产生顺时针方向的感应电流，故A错误；无金属片通过时，通电线圈中存在顺时针方向均匀减小的电流，则通电线圈中的磁通量均匀减小，所以穿过右侧线圈中的磁通量均匀减小，则磁通量的变化率是定值，由法拉第电磁
11、感应定律可知，接收线圈中的感应电流不变，故B错误；有金属片通过时，则穿过金属片中的磁通量发生变化时，金属片中也会产生感应电流，感应电流的方向与接收线圈中的感应电流的方向相同，所以也会将该空间中的磁场的变化削弱一些，引起接收线圈中的感应电流大小发生变化但是电流的方向不会发生变化，C错误，故选D.3多选如图为某型号手持式封口机的照片，其机箱可提供高频交流电使用时，只要将待封口的塑料罐拧上盖子，然后置于封口加热头的下方，按下电源开关，12 s盖子内层的铝箔瞬间产生高热，然后融合在瓶口上，达到封口的效果下列有关说法合理的是(BC)A其封口加热头内部一定有电热丝B其封口加热头内部一定有高频线圈C该封口机
12、的主要工作原理是电磁感应D铝箔产生高热的原因是热辐射解析：由题意可知，该仪器使铝箔加热，并且与铝并没有直接接触，故应采用的是电磁感应现象；为了产生较强的涡流，加热头内部一定会有高频线圈，故选项B、C正确，选项A、D错误4多选如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则(BD)A若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h解析：若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失，若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转化为内能5如图所示，在蹄形磁铁的两极间有一可以自由转动的铜盘(不计各种摩擦)，现让铜盘转动下面对观察到的现象描述及解释正确的是(C)A铜盘中没有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去B铜盘中有感应电动势、没有感应电流，铜盘将一直转动下去C铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将很快停下D铜盘中既有感应电动势又有感应电流，铜盘将越转越快解析：铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到阻尼作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快停下，故C对，A、B、D错