2.3涡流电磁阻尼和电磁驱动（课件）高二物理（人教版2019选择性）

sssss主讲人：LWH第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动第2章

1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理。2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用(重点)。3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用(重难点)。目录CONTENTS电磁感应现象中的感生电场01涡流02电磁阻尼和电磁驱动03英勇的排雷战士在中越边界排雷：回答两个问题：1.视频中，士兵手中拿了什么仪器？2.该仪器运用了什么物理知识？01电磁感应现象中的感生电场英国麦克斯韦认为磁场变化时会在周围空间激发一种电场——感生电场,闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动，产生感应电流.麦克斯韦(1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场).(3)电场线:是闭合的曲线.1、感生电场(2)方向:就是感生电流的方向.用楞次定律判断.2、感生电动势：由感生电场产生的感应电动势.

感生电场对自由电荷的作用→非静电力3、电子感应加速器柱形电磁铁产生磁场。磁场中安置一个环形真空管道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。射入其中的电子就受到感应电场的持续作用而被不断加速。4、电子感应灯第四代照明灯具：寿命是白炽灯的100倍，节能比传统意义节能灯还节能一倍.无电极、无灯丝、高光效、高显色、长寿命如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会发生定向移动，而产生感应电流。(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？答案感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定。(2)在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？答案感生电场对自由电荷的作用力。思考与讨论(多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场方向的关系，下列描述正确的是A.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下

看应为顺时针方向B.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下

看应为逆时针方向C.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向例1√√

现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，图甲为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是例2A.真空室中产生的感生电场沿逆时针方向B.通入电磁体线圈的电流在增强C.电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的√02涡流能播放音乐的铝片和铁碗金属碗为什么可以播放音乐？播放一段时间后，用手触摸碗底，看有什么感觉？BE

1、产生：当磁场变化时，在磁场周围会产生感生电场，使导体中的自由电子定向移动产生感应电流，闭合的曲线像旋涡一样，我们把它叫涡电流。简称涡流。真空冶炼炉2.涡流的热效应:涡流像其他电流一样，金属块中的涡流也要产生热量。如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量很多。高频焊接电磁炉联系生活电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，

在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？提示：电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上变化极快的电流时，在线圈周围产生迅速变化的磁场，变化的磁场使锅底产生涡流，铁锅迅速发热。3.涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流。金属探测仪探雷器安检门4、危害：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。5、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。(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，它的工作原理是：在封口机工作时，套在瓶口上的封口头内的线圈有电流通过，致使靠近线圈(但与线圈绝缘)的铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在被封容器的瓶口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容例3√√器电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热，而是让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是(

)A.电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用D.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√例403电磁阻尼和电磁驱动问题：为什么铝片通过磁铁时速度会减小？(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，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。1、电磁阻尼vv电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。（2）

应用磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。磁电式仪表导体在磁场中运动BIL安培力

阻碍

线圈的运动1.如图所示，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？思考与讨论2.微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？

微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。

（演示）构成闭合回路，防止指针摆动。拓展学习：电磁阻尼摆铝管中电磁阻尼观察铝框的运动如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动？演示实验：2、电磁驱动(1)概念：如果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，这种作用常常称为电磁驱动。（2）应用：交流感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。电磁驱动演示仪(3)电磁阻尼与电磁驱动的理解电磁阻尼电磁驱动不同点成因由导体在磁场中运动形成由磁场运动形成效果安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力安培力的方向与导体运动方向相同，为动力能量转化导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能相同点两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动思考与讨论(1)如图甲所示，将两磁体在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁体很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁体能振动较长时间，如何解释这个现象？答案图甲中下方放有闭合线圈的磁体振动时除了受空气阻力外，还受到线圈的磁场阻力，所以很快停下来。(2)如图乙所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？答案当蹄形磁体顺时针转动时，线圈也顺时针转动；当蹄形磁体逆时针转动时，线圈也逆时针转动。线圈内产生感应电流，线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。

某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是A.未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应

电动势B.未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安

培力的作用C.接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势D.接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用例5√

如图所示，蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。从上向下看，当蹄形磁体逆时针转动时A.线圈将逆时针转动，转速与磁体相同B.线圈将逆时针转动，转速比磁体小C.线圈将逆时针转动，转速比磁体大D.线圈静止不