2.3 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4章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识内容涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学要求1.知道涡流产生的原因，知道涡流的本质是感应电流2.知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流。3.了解电磁阻尼和电磁驱动现象说明不要求解释电磁驱动和电磁阻尼现象前面我们讲过，根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，空间中就会形成感生电场，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，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。BE1.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？知识点一涡流1．定义：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通有

的电流时，变化的电流会产生变化的

，变化的磁场穿过

，整个铁芯会自成回路，产生

，这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流。2．应用(1)涡流热效应的应用，如

(2)涡流磁效应的应用，如

变化磁场铁芯感应电流真空冶炼炉，电磁炉探雷器，金属探测器，安检门应用1、涡流的热效应：真空冶炼炉冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。抽真空2、涡流的热效应：电磁炉电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。3、涡流的磁效应：探雷器这种探雷器可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。4、涡流的磁效应：金属探测器、安检门等涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。危害与防止危害：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。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。

[要

点

精

讲]1．对涡流的理解：(1)本质：电磁感应现象。(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大。故金属块的发热功率很大。2．产生涡流的两种情况：(1)块状金属放在变化的磁场中；(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。3．产生涡流时的能量转化：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；如果是金属块进出非匀强磁场中运动，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。知识点二电磁阻尼和电磁驱动1．电磁阻尼(1)定义：当导体在磁场中运动时，

电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是

导体的运动。(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止，便于读数。2．电磁驱动(1)定义：磁场相对于导体转动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到

的作用，使导体运动起来。(2)应用：交流感应电动机。

感应阻碍安培力[要

点

精

讲]要点1电磁阻尼的产生原理和应用(1)产生：闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼。任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用。要点2对电磁驱动原理的分析当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，例如，线圈处于如图所示的初始位置时，穿过线圈的磁通量为0，蹄形磁铁一转动，穿过线圈的磁通量就增加了。根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着一起转动起来。线圈转动的方向与磁铁转动的方向相同，但转速小于磁铁的转速，即同向异步。课堂自测1．下列关于涡流的说法正确的是(

)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本质上是感应电流，是导体自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，选项A正确，选项B错误；涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，选项C错误；硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，选项D错误。答案

A2．关于电磁驱动，下列说法正确的是(

)A．磁场相对于导体转动时，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，这种作用称为电磁驱动B．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功使电能转化为导体的机械能C．在电磁驱动中,主动部分与被动部分的运动(或转动)方向相反D．电磁驱动是由于磁场运动引起磁通量变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力的作用而运动解析根据电磁驱动的定义可知，选项A、B、D正确；在电磁驱动中，主动部分与被动部分的运动(或转动)方向相同，且被动部分的速度(或角速度)较小，选项C错误。答案

ABD3．关于电磁阻尼，下列说法正确的是(

)A．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运动的现象称为电磁阻尼B．磁电式仪表正是利用电磁阻尼的原理使指针迅速停下来，从而便于读数C．电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功，阻碍