1、-1-第3节 电磁感应定律的应用-2-第3节 电磁感应定律的应用 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 学习目标 思维脉络 1.了解涡流现象,知道涡流产生的原理。2.了解涡流的防止和利用。3.了解磁卡和动圈式话筒的工作原理。-3-第3节 电磁感应定律的应用 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 1.涡流及其应用 涡流 产生 条件 金属块放在变化的磁场中,穿过金属块的磁通量变化 特点 电流在金属块内形成闭合回路这种感应
2、电流叫做涡电流 现象 使金属发热 利用 电磁炉利用涡流直接发热,自动售货机识别硬币等 危害 变压器、电动机和发电机的铁芯因涡流损失大量的电能并导致设备发热 -4-第3节 电磁感应定律的应用 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 练一练 下列做法中可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中 B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C.让金属块在匀强磁场中做变速运动 D.把金属块放在变化的磁场中 解析:涡流就是在整个金属块中产生的感应电流,所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件,即穿过金属块的
3、磁通量发生变化。而选项A、B、C中磁通量不变化,所以选项A、B、C不符合题意;把金属块放在变化的磁场中时,穿过金属块的磁通量发生了变化,有涡流产生,所以选项D符合题意。答案:D-5-第3节 电磁感应定律的应用 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 2.磁卡和动圈式话筒 原理 现象 磁卡 记录信息 电流的磁效应 电信号转化为磁信号 读取信息 电磁感应现象 磁信号转化为电信号 动圈式话筒 电磁感应现象 声信号转化为电信号 -6-第3节 电磁感应定律的应用 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHO
4、NGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 练一练 如图所示,磁带录音机既可用来录音,也可用来放音,其主要部件为可匀速行进的磁带a和绕有线圈的磁头b。不论是录音还是放音过程,磁带或磁隙软铁会存在磁化现象。对于它们在录音、放音过程中的主要工作原理,下列说法正确的是()A.放音的主要原理是电磁感应,录音的主要原理是电流的磁效应 B.录音的主要原理是电磁感应,放音的主要原理是电流的磁效应 C.放音和录音的主要原理都是磁场对电流的作用 D.放音和录音的主要原理都是电磁感应-7-第3节 电磁感应定律的应用 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN
5、 TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 解析:录音过程及原理是:先将声音信号通过话筒转换成变化的电流信号,加在题图中的线圈上,由于电流的磁效应,变化电流产生变化的磁场信号将磁带磁化,这是应用了电流的磁效应。放音过程是该过程的逆过程,磁带匀速通过磁隙,由于磁带上变化的磁场使磁头发生磁化现象,导致磁头上的线圈中产生感应电流,该感应电流被放大后通过扬声器即发出声音,该过程是电磁感应过程。故选项A正确。答案:A-8-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究
6、一 探究二 探究一对涡流的理解 问题导引 乘坐飞机的乘客登机前都要接受安全检查。如图所示是一种手持式安全检查报警器,一靠近金属体,它就会发出报警声。这是为什么呢?提示在报警器内有一线圈,线圈中通有高频电流,因此线圈周围有着高频的变化磁场。当报警器靠近金属体时,线圈的磁场在金属体中感应出涡电流,涡电流产生的磁场又会穿过线圈,改变线圈中的原磁场,使相关的电子线路发出报警声。-9-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 名师精讲 1.涡流的产生条件 涡流的本质是电磁感应现象
7、,产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化。因为金属块本身可自行构成闭合回路,同时整个导体回路的电阻一般很小,所以感应电流很大,就像水中的旋涡。2.可以产生涡流的两种情况(1)把块状金属放在变化的磁场中。(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。3.涡流现象中的能量分析 伴随着涡流现象,其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。例如,金属块放在了变化的磁场中,则磁场能转化为电能最终转化为内能;如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,则由于克服安培力做功,金属块的机械能转化为电能,最终转化为内能,这就是涡流的热效应。-10-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究
8、 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 4.涡流的利用与危害(1)涡流的应用:利用涡流的热效应:应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属。利用涡流的磁效应:电磁阻尼和电磁驱动。(2)涡流的危害:在各种电机、变压器中,涡流是非常有害的,首先它会使铁芯的温度升高,从而危及线圈绝缘材料的寿命,严重时会使材料报废;其次涡流发热要消耗能量,使电机、变压器的效率降低。特别提醒(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法拉第电磁感应定律。(2)磁场变化越快(越大),导体的横截面积S越大,导体材料的电阻率越小,形成的涡电流就越大。-11-第3节 电
9、磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 例题1(多选)如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时,待焊接的金属工件中就产生感应电流,感应电流通过焊缝产生大量热量,将金属熔化,把工件焊接在一起,而工件其他部分发热很少,以下说法正确的是()A.电流变化的频率越高,焊缝处的温度升高得越快 B.电流变化的频率越低,焊缝处的温度升高得越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大-12-第3节 电磁感应定律的
10、应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 解析:交变电流的频率越高,它产生的磁场变化越快,根据法拉第电磁感应定律,在待焊接工件中产生的感应电动势就越大,感应电流就越大。而产生的热量与电流的二次方成正比,所以交变电流的频率越高,焊接处放出的热量越多;又根据Q=I2Rt可知,选项D正确。答案:AD 反思 分析涡流现象一般运用法拉第电磁感应定律,金属内部产生的热量可用能量转化和守恒定律分析求解。-13-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAO
11、XUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 变式训练1(多选)如图所示,光滑金属球从高h的曲面滚下,又沿面的另一侧上升,设金属球初速度为零,曲面光滑,整个装置处于水平方向的磁场中,则()A.若是匀强磁场,球滚上的高度小于h B.若是匀强磁场,球滚上的高度等于h C.若是非匀强磁场,球滚上的高度等于h D.若是非匀强磁场,球滚上的高度小于h 解析:若是匀强磁场,在金属球运动过程中,穿过金属球的磁通量不变,在金属球中无涡流产生,机械能守恒,故选项B正确;若是非匀强磁场,在金属球运动过程中,穿过金属球的磁通量发生改变,有涡流产生,一部分机械能转化为电能,故选项D正确。答案:BD 探究一
12、探究二-14-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究二磁卡和动圈式话筒的工作原理 问题导引 磁卡是一种卡片状的磁性记录介质,是利用磁性载体记录了一些信息,用来标识身份或其他用途的卡片。你知道磁卡是怎样记录和读取信息的吗?-15-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 提示需要记录信息时,数据信号电流在环形铁芯的空隙处产生随电流变化的磁场
13、,磁卡通过时便被不同程度地磁化,磁卡的磁性层就留下相应的磁信号,数据就这样被记录在磁卡上了。读取信息时,磁卡上变化的磁通量的绝大部分进入磁头铁芯,在磁头的线圈上就会产生感应电动势,通过相应的电路就会将磁卡上的信息显示出来。-16-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 1.磁卡(1)信息记录:磁卡机记录信息的工作原理如图所示,磁卡机的记录磁头由有空隙的环形铁芯与绕在铁芯上的线圈构成;磁卡上涂有磁性材料。记录信息时,磁卡的磁性面(或记录磁头)以一定的速度移动,磁性面与记
14、录磁头的空隙接触。磁头的线圈一旦通以数据信号电流,就在环形铁芯的空隙处产生随电流变化的磁场,磁卡通过时便被不同程度地磁化;离开空隙时,磁卡的磁性层就留下对应于电流变化的磁信号,数据就这样被记录在磁卡上了。-17-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二(2)信息读取:磁卡以一定速度通过读取磁头,磁卡上变化的磁通量的绝大部分进入磁头铁芯,由电磁感应原理知,磁头的线圈上产生感应电动势,经读取设备分析,就可以还原出相应的数据。-18-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNA
15、N TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 2.动圈式话筒(1)构造:(2)原理:话筒是把声音转变为电信号的装置。如图是动圈式话筒构造原理图,它是利用电磁感应现象工作的,当声波使金属膜片振动时,连接在膜片上的线圈随着一起振动,线圈在永久磁铁的磁场里振动,从而产生感应电流(电信号),感应电流的大小和方向不断发生变化,这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器,扬声器中就发出了放大的声音。-19-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG
16、 JIANCE当堂检测 探究一 探究二 例题2(多选)动圈式话筒和磁带录音机都应用了电磁感应现象。图甲是动圈式话筒的原理图,图乙是录音机的录、放原理图。由图可知()A.话筒工作时,磁铁不动,线圈随膜片振动而产生感应电流 B.录音机放音时,变化的磁场在静止的线圈内激发起感应电流 C.录音机放音时,线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场 D.录音机录音时,线圈中变化的电流在磁头缝隙处产生变化的磁场-20-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 解析:由动圈式话筒原理图
17、可知,话筒工作时将声音信号转变为电信号,选项A正确;录音机放音时,将磁信号转变为电信号,录音时,将电信号转变为磁信号加以保存,选项B、D均正确,选项C错误。答案:ABD 反思 电磁感应是因磁通量变化而产生电流的现象,而电流的磁效应是因电流而产生磁场的现象。-21-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 变式训练2磁带录音机主要由机内话筒、磁带、录放音磁头、放大电路、扬声器、传动机构等部分组成。下图所示是录音机的录、放原理示意图。请根据示意图,简述录音机的录、放原理。-
18、22-第3节 电磁感应定律的应用 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 解析:录音时,声音使话筒产生随声音而变化的感应电流音频电流。音频电流经放大电路放大后,进入录音磁头的线圈中,在磁头的缝隙处产生随音频电流变化的磁场。磁带紧贴着磁头缝隙移动,磁带上的磁粉层被磁化,在磁带上就记录下声音的磁信号。放音是录音的逆过程。放音时,磁带紧贴着放音磁头的缝隙通过,磁带上变化的磁场使放音磁头线圈中产生感应电流,感应电流的变化跟记录下的磁信号的变化相同,所以线圈中产生的是音频电流。这个电流经放大电路放大后,送
19、到扬声器,扬声器把音频电流还原成声音。在录音机里,录、放两种功能是合用一个磁头完成的,录音时磁头与话筒相连,放音时磁头与扬声器相连。答案:见解析-23-第3节 电磁感应定律的应用 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 51.下列关于涡流的说法中正确的是()A.涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B.涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应,但没有磁效应 D.在硅钢中不能产生涡流 解析:涡流的本质是电磁感应现象,只不过是由金属块自身构成
20、回路,它既有热效应,也有磁效应,所以选项A正确,选项B、C错误;硅钢中产生的涡流较小,并不是不能产生涡流,选项D错误。答案:A-24-第3节 电磁感应定律的应用 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 52.高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的。如图所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频交变电流,这时被冶炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快、温度易控制,并能避免有害杂质混入被炼金属中,因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是()A.利用线圈中电流产生的焦耳热
21、B.利用线圈中电流产生的磁场 C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电 解析:高频感应炉的原理是:给线圈通以高频交变电流后,线圈产生高频变化的磁场,磁场穿过金属,在金属内产生强涡流,电流的热效应可使金属熔化,因此只有选项C正确。答案:C-25-第3节 电磁感应定律的应用 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 53.(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,而不是采用一整块硅钢,这是因为()A.增大涡流,提高变压器的效率 B.减小涡流,提高变
22、压器的效率 C.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量 D.增大铁芯的电阻,以减小发热量 解析:磁场变化越快,感应电动势越大,因而涡流也就越强。涡流能使导体发热。变压器的铁芯是一组相互绝缘的薄片,目的是增大铁芯的电阻,以降低涡流强度,以减小发热量,从而减少能量损耗,提高变压器的效率。选项B、D正确。答案:BD-26-第3节 电磁感应定律的应用 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 54.音响设备中的话筒内有传感器,其中有一种是动圈式的,它的工作原理是在弹性膜片后面粘接一个轻小的金属圈,线圈处于永磁体
23、的磁场中,当声波使膜片前后振动时,就将声音信号转变为电信号。下列说法中正确的是()A.该传感器是根据电流的磁效应工作的 B.该传感器是根据电磁感应原理工作的 C.膜片振动时,穿过线圈的磁通量不变 D.膜片振动时,金属线圈中不会产生感应电动势 解析:声波使膜片振动时,线圈切割磁感线产生感应电动势和感应电流,将声音信号变为电信号,这是根据电磁感应原理工作的,故选项A、D错误,选项B正确;膜片随着声波而振动,穿过金属线圈的磁通量也随之变化,故选项C错误。答案:B-27-第3节 电磁感应定律的应用 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 5.如图所示的动圈式话筒的线圈半径为r,磁铁产生的径向磁场的磁感应强度为B,线圈匝数为n,线圈导线的横截面积为S,电阻率为,如果线圈在某一时刻振动的速率为v,求此时在线圈中产生的感应电流的大小。1 2 3 4 5解析:由法拉第电磁感应定律知,线圈中产生的感应电动势为E=nBlv=nB2rv=2nBrv 由电阻定律,得线圈的电阻为 由欧姆定律,得线圈中的感应电流为 答案:R=2 I=。