第2章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（Word教参）-【优化指导】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第二册(人教版2019)

第3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课程内容要求 核心素养提炼 1.知道感生电场和感生电动势的概念及产生原因． 2．了解涡流的产生过程，通过实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用． 3．了解电磁阻尼、电磁驱动，知道其在生活和生产中的应用． 1.物理观念：通过感生电场及感生电动势的提出，体会物理概念的产生过程． 2．科学思维：通过涡流的实例分析，体会物理模型在探索自然规律中的作用． 3．科学态度与责任：通过涡流、电磁阻尼和电磁驱动在生产、生活中的应用，体会科学对社会发展的推动作用． [对应学生用书P31] 1．感生电场：磁场变化时在空间激发的一种电场． 2．感生电动势：由感生电场产生的感应电动势． 3．感生电场的方向：可根据楞次定律判断． [思考] 感生电场是怎样产生的？与感应电流的关系是什么？ 提示　当存在于某空间的磁场发生变化时，就会在此变化磁场的垂直方向上产生感生电场．当在变化磁场的垂直方向上存在闭合导体时，导体中的自由电子会在感生电场的作用下定向移动，形成感应电流．当磁场变化时，一定能产生感生电场，但不一定能产生感应电流，若存在感应电流，则感生电场的方向与感应电流的方向一致． 1．定义：由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡的感应电流． 2．应用 (1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉． (2)涡流磁效应：如探雷器、安检门． 3．防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中产生的涡流过大而导致浪费能量或损坏电器． (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率． (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯． [判断] 　(1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律．(×) (2)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流．(√) (3)变压器的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成，目的是减小涡流．(√) 1．电磁阻尼 (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运动的现象． (2)应用：磁电式仪表． 2．电磁驱动 (1)概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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的现象． (2)应用：交流感应电动机． [思考] 用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，晃动微安表时，表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？ 提示　用导线把微安表的两个接线柱连接起来后，就形成了闭合回路，表针在磁场中运动时产生感应电流，由此使表针受到阻碍其运动的安培力，即发生电磁阻尼现象． [对应学生用书P32] 探究点一　对感生电场和感生电动势的理解 如图所示，如果B增大，那么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在电场力的作用下定向移动，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？ (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 提示　(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，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断． (2)感生电场对自由电荷的作用． 1．感生电动势 (1)电场线：如图所示，当磁场变化时，产生的感生电场的电场线是与磁场方向垂直的闭合曲线，感生电场是一种涡旋电场． (2)如果空间存在闭合导体，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，或者说导体中产生了感应电动势． 2．感生电场的方向 (1)判断：假定存在闭合环形回路，回路中感应电流的方向就表示感生电场的方向，判定方向时要依据实际存在的或假定存在的回路结合楞次定律和右手定则来进行． (2)决定因素：感生电场是否存在仅取决于有无变化的磁场，与是否存在导体及是否存在闭合回路无关． (多选)如图所示，内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环直径的带正电的小球，以速率v0沿逆时针方向(俯视)匀速转动，若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增大的变化磁场．若运动过程中小球所带电荷量不变，则(　　) A．小球对玻璃圆环的压力一定不断增大 B．小球所受的洛伦兹力一定不断增大 C．小球先沿逆时针方向(俯视)减速运动，过一段时间后沿顺时针方向(俯视)加速运动 D．洛伦兹力对小球一直不做功 CD　[当B增大时，会产生顺时针方向(俯视)的涡旋电场，而小球带正电，故电场力先对小球做负功使其速度减为零，后对小球做正功使其沿顺时针方向做加速运动，C正确；洛伦兹力始终与小球运动方向垂直，因此始终对小球不做功，D正确；小球在水平面内沿半径方向受两个力作用：环的挤压力FN和磁场的洛伦兹力F，这两个力的合力充当小球做圆周运动的向心力，其中F＝qvB，因为B一直在增大，球速v先减小后增大，所以洛伦