【课件】涡流、电磁阻尼和电磁驱动+课件高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

第二章电磁感应涡流、电磁阻尼和电磁驱动人教版选择性必修第二册这两种炉具工作原理相同吗？普通电炉是电炉丝发热后将热量传导到锅具上，电磁炉的工作原理则和电磁感应现象有关。本节课我们来学习与电磁感应有关的一些现象及其应用。思考：“导体切割”和“磁场变化”产生感应电动势，是电磁感应现象中常见的两种类型，我们知道“导体切割”产生感应电动势的非静电力与洛伦兹力有关，那么，“磁场变化”型的非静电力又和什么力有关呢？非静电力是洛伦兹力的沿杆分力非静电力是什么力呢？英国物理学家麦克斯韦认为变化的磁场会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，叫作感生电场。如果此空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流。产生的感应电动势和感生电场有关，产生感应电动势的非静电力也和感生电场有关。感生电场一、感生电动势1、感生电场：变化的磁场在其周围空间激发的电场称为感生电场。

2、感生电动势：由感生电场产生的感应电动势叫作感生电动势。①感生电场不是静电场；②感生电场的电场线是闭合的，因此也叫涡旋电场；③感生电场的方向与感应电流方向相同（可由楞次定律判断）；④感生电场对放入其中的电荷也有力的作用，称为感生电场力。①大小：②非静电力：感生电场力用感生电场加速电子的一种设备。3、电子感应加速器电子（带负电）逆时针运动感生电场应沿顺时针方向由楞次定律可知：原磁场应该由弱变强（感应电流顺时针方向）麦克斯韦的电学研究始于1854年，当时他刚从剑桥毕业。他读到了法拉第的《电学实验研究》，被书中新颖的实验和见解吸引。法拉第是实验大师，有着常人所不及之处，但唯独欠缺数学功力，所以他的创见都是以直观形式来表达的。在认真地研究了法拉第的著作后，麦克斯韦感受到力线思想的宝贵价值，也看到法拉第在定性表述上的弱点。于是这个刚刚毕业的年轻人决定用数学来弥补这一点。1855年麦克斯韦发表了第一篇关于电磁学的论文《论法拉第的力线》。1873年出版了《论电和磁》，被尊为继牛顿《自然哲学的数学原理》之后的一部最重要的物理学经典。一般认为麦克斯韦是从牛顿到爱因斯坦这一整个阶段中最伟大的理论物理学家。1879年他因病与世长辞，那一年爱因斯坦正好出生。麦克斯韦简介麦克斯韦和麦克斯韦方程组麦克斯韦用这组方程改变了人类文明的进程！根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流，看起来就像水中的漩涡，所以通常叫作涡电流，简称涡流。如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？变成方盘呢？如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？B二、涡流1、涡流：当某个线圈中电流变化时，使得附近的导体中产生涡旋状的电流，简称涡流。

①涡流具有热效应，金属导体电阻率越小，涡流越明显；2、涡流的特点：②涡流具有磁效应。3、涡流的应用：①热效应的应用：电磁炉、真空冶炼炉②磁效应的应用：金属探测器、安检门涡流热效应的应用涡流磁效应的应用（1）危害：电动机、变压器线圈中流过变化的电流时，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。（2）防止（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。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、涡流的危害与防止思考：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？F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。思考：磁电式仪表为什么用铝框做骨架？1.假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？2.铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？3.安培力对铝框的转动产生什么影响？4.使用铝框做线圈骨架有什么好处？思考：微安表的表头在运输时为何要用导线把两个接线柱连接在一起？构成闭合回路，利用电磁阻尼现象，减小表针晃动。1、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，这种现象叫作电磁阻尼。2、应用:磁电式仪表铝框、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。三、电磁阻尼想一想：三个铝片有什么区别？为什么电磁阻尼效果不一样呢？例、如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO'转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则(

)

A．铜盘转动将变慢

B．铜盘转动将变快

C．铜盘仍以原来的转速转动

D．铜盘转动速度是否变化，要根据磁铁的上、下两端的极性来决定A线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。四、电磁驱动1、电磁驱动：当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。连接到三相电源时能产生旋转的磁场2、交流感应电动机利用电磁驱动的原理工作。3、电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系联系：安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。区别：①电磁阻尼是导体相对于磁场运动;

②电磁驱动是磁场相对于导体运动。课堂练习1、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）A．铁B．木C．铜D．铝v0NSCD课堂练习2、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ANS课堂练习3、1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”。实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是（）A