2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2021-2022学年高二物理精品课件（2019人教版选择性必修第二册）

第二章 电 磁 感 应 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 在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? 情景引入 一、电磁感应现象中的感生电场 1、麦克斯韦的解释 磁场 变化 激发 感生 电场 力 导体中 自由电荷 形成 感应 电流 静止电荷 激发 静电场 感生电动势 （非静电力） 产生 导体 闭合 一、电磁感应现象中的感生电场 2、感生电场应用实例---电子感应加速器 电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。 柱形电磁铁：产生变化的磁场； 环形真空管道：是电子运行的轨道 工作过程： 磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。 一、电磁感应现象中的感生电场 3、感生电场的特点 真空室 i i 电子枪 真空室 B i感 F洛 F洛 F洛 F洛 v v v v F F F F E感 E感 E感 E感 v0=0 真空室 B i感 (2)感生电场的电场线是闭合的 E感 E感 E感 E感 E感 (1)感生电场位于与磁场垂直的平面上 俯视图 一、电磁感应现象中的感生电场 3、感生电场的特点 (2)感生电场的电场线是闭合的 (1)感生电场位于与磁场垂直的平面上 E感 B E感 真空室 i感 B (3)可根据楞次定律判断感生电场的方向 B感 增加 i 增大 增大 感生电场(涡旋电场) 感生电动势 方向:就是感生电流的方向，用楞次定律判断 电场线:是闭合曲线 由感生电场产生的感应电动势 感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用 感生电场是产生感生电动势的原因 变化的磁场在周围空间激发的电场 随堂小结 二、涡流 B 1.涡流的成因 线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。 i i AC 二、涡流 2.涡流的热效应及其应用 当金属块的电阻比较小时，形成的涡流的电流强度就会很大，进而产生大量的焦耳热。 r 较小 I 较大 Q 很大 ①涡流冶炼的优点： 加热快、能耗少、易控温、无杂质 二、涡流 ②电磁炉的原理 AC 电阻率低 B 具铁磁性 2.涡流的热效应及其应用 二、涡流 3.涡流的热效应的危害与防止 变压器 电动机 I入 I出 Q 危害： 浪费电能 、烧坏仪器 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。 二、涡流 ②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 3.涡流的热效应的危害与防止 二、涡流 4.涡流的磁效应及其应用 报警器 变化电流 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，指针也固定在铝框上。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? 铝框 F安 （阻碍导体的运动） ＋ I F安 F安 （阻碍铝框的转动） I 思考与讨论 三、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，这种现象称为电磁阻尼。 铝框 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等 取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同? 怎样解释这种差别? 为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起? 用导线把正负两个接线柱连在一起，构成一个闭合回路。这样如果它的指针摆动，就会在线圈中产生感应电流，接着出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断。 做一做 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? B N S N S B I F F 旋转U型磁铁时穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，使铝框受到安培力的作用，最终驱动铝框随磁场一起运动。 演 示 三、电磁阻尼 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。 应用：感应电动机。 情景 对导体的作用 表现 原因 能量观 v F v F 导体在磁