创意法教育课题申报实施学案——涡流

人教版新课标物理必修2

目录

第四章 电磁感应　
第七节　涡流　

第四章 电磁感应

第七节　涡流

                       一课时

我的学习目标：

（1）、知道涡流是如何产生的

（2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流

我的学习过程：

一、       生活引入

每课一诵（20分）

电磁炉（或电磁灶）是采用                        ，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，                        ，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。

二、基本功训练

1、知识点学习(20分)

（1）．涡流概念:                                                

（2）．涡流产生原因:                                                  

（3）．涡流的利用与控制

(a)利用——                                                            

(b)控制——                                                            

(4)．电磁驱动原理:                                                  

2、知识点演练（10分）

用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。金属环的摆动会很快停下来。试解释这一现象。若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？

三、题型训练（10分）

如图所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则(     )

A.线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反

    B.线框进入磁场区域后，越靠近OO′线时速度越大，因而产生的感应电流也越大

    C.线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小

    D.线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能

四、学以致用

1、举一反三( 10分)

桌面上放一铜片，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力 (          )

A．增大．

B．减小．

C．不变．

D．无法判断是否变化．

【解析】磁铁的N极接近时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针向绕行的感应电流(如图)，使铜片上方呈现N极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．答A．

2、我要解决生活中实际问题。( 10分)

如图所示，是称为阻尼摆的示意图．在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O为轴在竖直平面内转动，一水平磁场穿过金属薄片．当薄片是一整块时和开有许多槽时(如虚线所示)，使它们都从偏离竖直方向的同一位置释放，两者摆动情况有何不同？为什么？

3、每课一测(20分)

著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间，下列关于圆盘的说法中正确的是（    ）

A.圆盘将逆时针转动   B.圆盘将顺时针转动       

C.圆盘不会转动       D.无法确定圆盘是否会动

1．如图所示，水平方向的磁场垂直于光滑曲面，闭合小金属环从高h的曲面上端无初速滑下，又沿曲面的另一侧上升，则(      )                            

A．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h

B．若是匀强磁场，环在左侧上升的高度大于h

C．若是非匀强磁场，环在左侧上升高度等于h

D．若是非匀强磁场，环在左侧上升的高度小于h

附:答案和解析

一、       生活引入

每课一诵（20分）

电磁炉（或电磁灶）是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时 即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。

二、基本功训练

1、知识点学习(20分)

（1）、块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。“涡电流”简称涡流。

（2）、金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流.

（3）．涡流的利用与控制

(a)利用涡流的热效应进行加热的方法称为感应加热

(b) 控制:导体在非均匀磁场中移动或处在随时间变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称为涡流损耗。为了减小涡流造成的热损耗，电机和变压器的铁芯常采用多层彼此绝缘的硅钢片迭加而成(材料采用硅钢以增加电阻)。这些薄片表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁通穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗.

 (4)．电磁驱动原理: 在磁场运动时带动导体一起运动，这种作用称为“电磁驱动”作用。当磁铁转动时，根据楞次定律此时在圆盘上将产生涡流，受到磁场的作用力将产生一个促使金属圆盘按磁场旋转方向发生转动的力矩。 

2、知识点演练（10分）

分析：只有左边有匀强磁场，金属环在穿越磁场边界时，由于磁通量发生变化，有感应电流产生，于是阻碍相对运动，摆动很快停下来，这就是电磁阻尼现象；空间都有匀强磁场，穿过金属环的磁通量反而不变化了，因此不产生感应电流，不会阻碍相对运动。

三、题型训练（10分）

【解析】线框在进入和离开磁场的过程中磁通量才会变化，也可以看做其部分在切割磁感线，因此有感应电流，且由楞次定律或右手定则可确定进入和离开磁场时感应电流方向是相反的，故A项正确；当线圈整体都进入匀强磁场后，磁通量就保持不变了，此段过程中不会产生感应电流，故B错误，但提醒一下的是此时还是有感应电动势的(如果是非匀强磁场，则又另当别论了)；

当线框在进入和离开磁场的过程中会有感应电流产生，则回路中有机械能转化为电能，或者说当导体在磁场中做相对磁场的切割运动而产生感应电流的同时，一定会有安培“阻力”阻碍其相对运动，故线框的摆角会减小，但当线框最后整体都进入磁场中后，并只在磁场中摆动时，没有感应电流产生，则机械能保持守恒，摆角就不会再变化，故C项正确，而D项错误.综上所述，正确答案是AC项.

四、学以致用

1、举一反三( 10分)

【解析】磁铁的N极接近时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针向绕行的感应电流(如图)，使铜片上方呈现N极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．答A．

2、我要解决生活中实际问题。( 10分)

开有许多槽后,使得回路电阻变大, 大幅减小涡流。这样，整块时摆动几次很快会停下，开有许多槽时能摆动较长时间才停下．

3、每课一测(20分)

1、A(瞬间增强的磁场会在周围产生一个顺时针的涡旋电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成了顺时针的环形电流

2、D