第2章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动(Word教师用书)-【状元桥·优质课堂】2022-2023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 [学习目标] 1.了解感生电场，知道感生电动势的由来．会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小(科学思维).2.通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用方法和危害(科学探究).3.通过分析涡流实例，了解涡流现象在生产生活中的应用(科学态度与责任).4.了解电磁阻尼和电磁驱动(物理观念)． 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场：磁场变化时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． 2．感生电动势：由感生电场产生的电动势叫作感生电动势． 知识点二　涡流 1．定义：由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡一般的感应电流． 2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多. 3．应用 (1)涡流热效应：如真空冶炼炉. (2)涡流磁效应：如探雷器、安检门. 4．防止 对于电动机、变压器等设备，应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，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代替整个硅钢铁芯． 知识点三　电磁阻尼和电磁驱动 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：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止在某位置，便于读数． 2．电磁驱动 (1)概念：磁场相对导体转动时，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． 1．判断下列说法的正误． (1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从电磁感应定律．(×) (2)通过减小铁芯材料的电阻率可以减小涡流．(×) (3)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流．(√) (4)电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．(√) 2．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．在硅钢片中不能产生涡流 答案　A 解析　涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应；硅钢片中能产生涡流，但电流较小，选项A正确． 考点一　电磁感应现象中的感生电场 【例题1】 下列说法正确的是(　　) A．感生电场由变化的磁场产生 B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和右手定则来判定 D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 思维导引：(1)感生电场是由变化的磁场产生的；(2)感生电场的方向与感应电流的方向相同． 答案　A 解析　磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，且只能由楞次定律判断，选项A正确． 感生电场的方向与感应电流的方向相同，因此可由楞次定律根据“一原二变三感四螺旋”的方法确定感生电场的方向． 【变式1】 (多选)如图所示，闭合金属导线框放置在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度的大小随时间变化而变化．下列说法正确的是(　　) A．当磁感应强度增大时，线框中的感应电流可能减小 B．当磁感应强度增大时，线框中的感应电流一定增大 C．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流一定增大 D．当磁感应强度减小时，线框中的感应电流可能不变 答案　AD 解析　线框中的感应电动势为E＝S，设线框的电阻为R，则线框中的电流I＝＝，因为B增大或减小时，可能减小，可能增大，也可能不变，选项A、D正确． 考点二　对涡流的理解 【例题2】 (多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　) A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 思维导引：(1)交变电源产生变化的磁场，磁场在金属杯中产生涡流；(2)由法拉第电磁感应定律知，匝数增多、频率变大都会使感应电动势增大，有铁芯要比没有铁芯时的磁场强；(3)瓷杯是绝缘体，不形成涡流． 答案　AB 解析　增大线圈的匝数，可以增大通过金属杯的磁通量及磁通量的变化率，从而增大金属杯中产生的感应电流的大小，增大加热功率，缩短加热时间，选项A正确；提高交流电源的频率，最大磁通量不变，但电流交替变化加快也能提高磁通量的变化率，产生更大的感应电流，达到缩短加热时间的目的，选项B正确；瓷杯是绝缘体，不能产生感应电流，不能加热，选项C错误；取走铁芯，金属杯中的磁通量变小，磁通量的变化率也变小，从而导致加热功率变小，加热时间加长，选项D错误． 1．涡流的特点 当电流在金属块内自成闭合回路(产生