第二章 3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动（教师用书）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第二册【金版新学案】同步导学（人教版2019）

3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动 【核心素养目标】 物理观念 了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动的概念。 科学思维 了解涡流的原理，能在问题情境中应用其性质进行分析，获得结论。 科学探究 通过实例分析，培养运用理论知识分析求解实际问题的能力。 科学态度与责任 观察电磁阻尼和电磁驱动现象，了解电磁阻尼和电磁驱动的原理及其在生活、生产中的应用。 学生用书第57页 一、电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场 麦克斯韦认为：磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。 2．感生电动势 由感生电场产生的感应电动势叫作感生电动势。 3．感生电动势中的非静电力 就是感生电场对自由电荷的作用。 4．感生电场的方向判断 感生电场的方向，根据楞次定律判断。 二、涡流 1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2．应用 (1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门。 3．防止 电动机、变压器等设备中为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块硅钢铁芯。 三、电磁阻尼与电磁驱动 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到某位置，便于读数。 2．电磁驱动 (1)概念：磁场相对于导体转动时，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的现象。 (2)应用：交流感应电动机。 1．判断正误 (1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(　　) (2)涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(　　) (3)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。(　　) (4)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化。(　　) (5)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生。(　　) 答案：　(1)√　(2)√　(3)×　(4)√　(5)× 2．链接实景 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的，而不采用一整块硅钢，这是为什么？ 提示：　增大电阻，减小涡流，减小铁芯的发热量，提高变压器的输电效率。 学生用书第58页 知识点一　对感生电场的理解 如图，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感生电动势，你知道原理吗？ 提示：　导体中的自由电荷在感生电场作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说闭合电路内产生了感生电动势。 1．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。 2．感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。 3．感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。 如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则(　　) A．小球速度变大 B．小球速度变小 C．小球速度不变 D．小球速度可能变大也可能变小 B　[磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到的电场力与运动方向相反，故小球速度减小，B正确。] 感生电场与静电场的区别 — 静电场 感生电场 产生条件 由电荷激发 由变化的磁场激发 电场线 特点 静电场的电场线，总是始于正电荷，终止于负电荷，不闭合、不相交、也不相切 感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点和起点 电场对电 荷做功 单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零 续表 — 静电场 感生电场 电场方向的判断方法 静电场方向与正电荷所受电场力的方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律判断的 针对练1．(多选)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安培定则来判定 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 AC　[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，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C正确，B、D错误。] 针对练2． 英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场。如图所示，一个半径为r的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量