人教版高中物理选修3 2课件：47涡流、电磁阻尼、电磁驱动

4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动1

在探究感应电流的实验中，带铁芯的螺线管可以看到，它们的铁芯都是整块金属；而是许多变压器却不同，它们的铁芯都不是整块金属，而是由相同绝缘的薄硅钢片叠合而成的。为什么这样做呢？直接用一整块不就更省事了吗？在探究感应电流的实验中，带铁芯的螺线管可以看到，它们2一、涡流当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中就会产生感应电流。演示实验：

在可拆变压器的一铁块下面加一块厚约2mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度。现象：几分钟后学生感到铁芯变热。一、涡流当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一3一、涡流1、块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时,金属块内产生的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。一、涡流1、块状金属放在变化磁场中，或者让它42、涡流的热效应

像其他电流一样，由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热。

用来冶炼合金刚的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流。涡流产生的热使金属熔化。2、涡流的热效应像其他电流一样，由于导体存在电53、涡流的防止

电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。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。减少涡流的途径:①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。3、涡流的防止①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。3、涡流的防止电动机、变压器的线圈都绕在铁芯6②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。74、涡流的应用①扫雷②金属探测器，安检门等4、涡流的应用①扫雷②金属探测器，安检门等8思考与讨论

分析电表线圈骨架的作用一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响?磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框做线圈骨架有什么好处?v铝框思考与讨论分析电表线圈骨架的作用v铝框9①明确原磁场方向②明确穿过闭合电路磁通量是增加还是减少③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向应用楞次定律：线圈中磁感线垂直纸面向里。线圈向下运动，磁通量增多。增反减同----感应磁场线垂直纸面向外线框中感应电流方向：逆时针利用安培右手定则判断感应电流方向：vI感根据左手定则：安培力往上。F安1、逆时针，方向向上，阻碍相对运动。①明确原磁场方向②明确穿过闭合电路磁③根据楞次定律确定感应用102、①逆时针，②与运动方向相反，③阻碍相对运动，同理：铝框减少电阻，增大感应电流，安培阻力增大，阻碍铝框和指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上。2、①逆时针，②与运动方向相反，③阻碍相对运动，同理：铝框减11二、电磁阻尼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-----电磁阻尼二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力12

在长途运输时，表壳会经常晃动，指针左右摆动很厉害，易损坏表针，用导线把微安表的两个接线柱连在一起，这就形成了闭合回路，指针摆动时的磁通量变化产生感应电流从而阻碍它们的相对运动，这样表针的摆动幅度会大大减小，能保护电表。在长途运输时，表壳会经常晃动，指针左右摆动很厉害13

磁铁在把柄的摇动下朝某一方向做匀速转动，磁铁的磁场也将做匀速转动，原本静止的铝框中产生涡流，受到安培ガ的作用。由于安培力阻碍它们之间的相对运动，在此安培力的作用下铝框将跟随磁铁转动起来。磁铁在把柄的摇动下朝某一方向做匀速转动，磁铁的14三、电磁驱动

图4.7-9旋转磁场的产生

图4.7-10交流感应电动机如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,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----电磁驱动。三、电磁驱动图4.7-9图4.715电磁阻尼电磁驱动导体相对于磁场运动磁场相对于导体运动安培力与导体运动方向相反（阻碍）安培力与磁场运动方向相同（驱动）动生电动势感生电动势来拒去留电磁阻尼电磁驱动导体相对于磁场运动磁场相对于导体运动安培力与1、有一个铜盘，轻轻拔动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触(图4.7-1)，铜盘就能在较短的间停止。分析这个现象产生的原因。课后习题解答：铜盘转动时，磁场在铜盘中产生涡流。涡流受磁场作用力的方向与铜盘的转动方向相反，因而增大了铜盘的阻尼，铜盘很快就能停止下来。解：1、有一个铜盘，轻轻拔动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转171、当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力相对较大，因而磁铁会很快停下来。NS2、弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。解：2、线圈中有电阻，有电流时就会产生热量。使系统的机械能转化为内能。1、当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会183、在科技馆中常看到这样的表演:一根长1m左右的空心铝管坚直放置(图4-13甲)把一枚磁性很强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由落下1m左右的时间不会超过0、58，但把小圆柱从上端管口放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小国柱在管内送动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢?如果换用一条有裂缝的铝管(图乙)，圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么?

在磁性很强的小圆片下落的过程中，没有缺口的铝管中的磁通量发生変化(小圆片上方铝管中的磁通量减小，下方的铝管中磁通量増大)，所以铝管中将产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的小圆片产生阻力作用，小圆片在铝管中缓慢下落;如果小圆片在有缺口的铝管中下落，铝管中不会产生感应电流，所以小圆片在铝管中下落得快。解：3、在科技馆中常看到这样的表演:一根长1m左右的空心铝管坚直194、人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。分析这一现象中的能量转化情形它对卫星的运动可能产生怎样的影响？

当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的。它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降。解：4、人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因205、水平放置的绝桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论:把条形磁鉄向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同。NS解：

假设当条形磁铁沿轴线水平向右迅速移动时，闭合导体环内的磁通量减小，因此线圈做出的反应是面积有扩大的趋势，同时将跟随磁铁，或者有阻碍条形磁铁向右远离的趋势，金属圆环受安培力向右上方，即安培力的水平分量向右，所以金属圆环将受到水平方向的驱动力，驱动力的方向与条形磁铁的运动方向相同。5、水平放置的绝桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直21课堂小结一、涡流1、块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时,金属块内产生的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。2、涡流的热效应：真空冶炼炉3、涡流的防止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铁芯。4、涡流的应用：扫雷、金属探测器，安检门等。二、电磁阻尼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-----电磁阻尼课堂小结一、涡流1、块状金属放在变化磁场中，22三、电磁驱动

如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,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----电磁驱动。电磁阻尼：是导体相对于磁场运动，产生的安培力与导体运动方向相反（阻碍），叫动生电动势。电磁驱动：是磁场相对于导体运动，产生的安培力与磁场运动方向相同（驱动），叫感生电动势。三、电磁驱动如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电234.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动24

在探究感应电流的实验中，带铁芯的螺线管可以看到，它们的铁芯都是整块金属；而是许多变压器却不同，它们的铁芯都不是整块金属，而是由相同绝缘的薄硅钢片叠合而成的。为什么这样做呢？直接用一整块不就更省事了吗？在探究感应电流的实验中，带铁芯的螺线管可以看到，它们25一、涡流当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中就会产生感应电流。演示实验：

在可拆变压器的一铁块下面加一块厚约2mm的铁板,铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度。现象：几分钟后学生感到铁芯变热。一、涡流当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一26一、涡流1、块状金属放在变化磁场中，或者让它在磁场中运动时,金属块内产生的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。一、涡流1、块状金属放在变化磁场中，或者让它272、涡流的热效应

像其他电流一样，由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热。

用来冶炼合金刚的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流。涡流产生的热使金属熔化。2、涡流的热效应像其他电流一样，由于导体存在电283、涡流的防止

电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。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。减少涡流的途径:①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。3、涡流的防止①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。3、涡流的防止电动机、变压器的线圈都绕在铁芯29②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。304、涡流的应用①扫雷②金属探测器，安检门等4、涡流的应用①扫雷②金属探测器，安检门等31思考与讨论

分析电表线圈骨架的作用一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响?磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向?由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培カ。安培力是沿什么方向的?安培力对铝框的转动产生什么影响?使用铝框做线圈骨架有什么好处?v铝框思考与讨论分析电表线圈骨架的作用v铝框32①明确原磁场方向②明确穿过闭合电路磁通量是增加还是减少③根据楞次定律确定感应电流的磁场方向应用楞次定律：线圈中磁感线垂直纸面向里。线圈向下运动，磁通量增多。增反减同----感应磁场线垂直纸面向外线框中感应电流方向：逆时针利用安培右手定则判断感应电流方向：vI感根据左手定则：安培力往上。F安1、逆时针，方向向上，阻碍相对运动。①明确原磁场方向②明确穿过闭合电路磁③根据楞次定律确定感应用332、①逆时针，②与运动方向相反，③阻碍相对运动，同理：铝框减少电阻，增大感应电流，安培阻力增大，阻碍铝框和指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上。2、①逆时针，②与运动方向相反，③阻碍相对运动，同理：铝框减34二、电磁阻尼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-----电磁阻尼二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力35

在长途运输时，表壳会经常晃动，指针左右摆动很厉害，易损坏表针，用导线把微安表的两个接线柱连在一起，这就形成了闭合回路，指针摆动时的磁通量变化产生感应电流从而阻碍它们的相对运动，这样表针的摆动幅度会大大减小，能保护电表。在长途运输时，表壳会经常晃动，指针左右摆动很厉害36

磁铁在把柄的摇动下朝某一方向做匀速转动，磁铁的磁场也将做匀速转动，原本静止的铝框中产生涡流，受到安培ガ的作用。由于安培力阻碍它们之间的相对运动，在此安培力的作用下铝框将跟随磁铁转动起来。磁铁在把柄的摇动下朝某一方向做匀速转动，磁铁的37三、电磁驱动

图4.7-9旋转磁场的产生

图4.7-10交流感应电动机如磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,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----电磁驱动。三、电磁驱动图4.7-9图4.738电磁阻尼电磁驱动导体相对于磁场运动磁场相对于导体运动安培力与导体运动方向相反（阻碍）安培力与磁场运动方向相同（驱动）动生电动势感生电动势来拒去留电磁阻尼电磁驱动导体相对于磁场运动磁场相对于导体运动安培力与1、有一个铜盘，轻轻拔动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触(图4.7-1)，铜盘就能在较短的间停止。分析这个现象产生的原因。课后习题解答：铜盘转动时，磁场在铜盘中产生涡流。涡流受磁场作用力的方向与铜盘的转动方向相反，因而增大了铜盘的阻尼，铜盘很快就能停止下来。解：1、有一个铜盘，轻轻拔动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转401、当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力相对较大，因而磁铁会很快停下来。NS2、弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。解：2、线圈中有电阻，有电流时就会产生热量。使系统的机械能转化为内能。1、当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会413、在科技馆中常看到这样的表演:一根长1m左右的空心铝管坚直放置(图4-13甲)把一枚磁性很强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由落下1m左右的时间不会超过0、58，但把小圆柱从上端管口放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小国柱在管内送动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢?如果换用一条有裂缝的铝管(图乙)，圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么?

在磁性很强的小圆片下落的过程中，没有缺口的铝管中的磁通量发生変化(小圆片上方铝管中的磁通量减小，下方的铝管中磁通量増大)，所以铝管中将产生感应电流，感应电流的磁场将对下落的小圆片产生阻力作用，小圆片在铝管中缓慢下落;如果小圆片在有缺口的铝管中下落，铝管中不会产生感应电流，所以小圆片在铝管中下落得快。解：3、在科技馆中常看到这样的表演:一根长1m左右的空心铝管坚直424、人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流。分析这一现象中的能量转化情形它对卫星的运动可能产生怎样的影响？

当穿过人造卫星的磁通量发生变化时，外壳中会有涡流产生，这一电能的产生是由机械能转化来的。它会导致卫星机械能减少，会使轨道半径减小，造成卫星离地高度下降。