2-03涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2022-2023学年高二物理精编动态课件（人教版2019选择性必修第二册）

03.涡流、电磁阻尼和电磁驱动 图片区 1 2022/11/21 一.感生电动势 Φ＝BS，Φ的变化可能是B引起的，也可能是S引起的 感生电动势：B变化S不变产生的电动势（感应） 产生机理：麦克斯韦认为：变化的电场产生 磁场，变化的磁场产生电场。当磁场变化时 会在周围空间激发感生电场，感生电场使自 由电荷定向移动，产生感应电流，或者说导 体中产生了感应电动势。如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫做“感生电动势”。非静电力与感生电场有关。 能量转化：磁场能电场能内能 一.感生电动势 注意： ①感生电场是由变化的电场产生的闭 合电场（涡旋场）、而静电场的电场 线不闭合。 ②不管电路是否闭合，只要磁场变化， 周围就会产生感生电场 ③感生电场方向与感应电流（感应电动势）方向相同，可以用楞次定律或右手定则判断 ④感生电场可以对带电粒子做功，使其加速或偏转。 B A M N 思考与讨论： 用同种材料绕制AB两个大小不同的线圈，半径比为2：1，如图，把小线圈放入均匀变化的磁场中，MN间电压为U1，把AB对调，MN间电压为U2，求U1：U2。 答案： 一.感生电动势 应用实例：电子感应加速器 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。 它的基本原理如图甲所示，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。 若线圈中的电流与图示相同，为使电子加速，电磁体线圈中的电流应该如何变化？ 一.感生电动势 二.涡流 1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近导体内会产生涡旋状的感应电流，我们把它叫作涡电流，简称涡流 2.特点： 根据焦耳定律，电流流过导体，导体会发热，整块导体由于电阻小，一般涡流很大，产生的热量也很大，甚至会使金属熔化。 三.涡流的应用与防止 1.真空冶炼炉（应用） 线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流。涡流产生的热量使金属熔化。炉体本身不发热，一般用耐高温材料制作。 2.电磁炉（应用） 迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热。面板本身并不发热。 三.涡流的应用与防止 3.探雷器（应用） 士兵手持一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。机场、车站的安检门探测人身携带的金属物品，道理是一样的。 三.涡流的应用与防止 4.变压器的铁芯（防止） 电动机、变压器的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。为了减小涡流，途径之一是增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大。另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 烧坏的铁芯 例1.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确的是(　　) A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D.电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以加快热传递、减少热损耗 A 例2. (多选)如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(　 　) A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处电阻大 AD I F 阻碍下落 F F 阻碍转动 四.电磁阻尼 定义：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。 答：连在一起构成闭合回路，运输途中指针发生摆动时，线圈内会产生感应电流，对应的安培力会阻碍摆动，防止指针与边缘发生碰撞撞坏指针的现象发生。 电磁阻尼1 电磁阻尼2 例3.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新型装置的原理图（从后面朝前看）；过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来，关于该装置的下列说法正确的是（　　） A．刹车原理是利用了电流的磁效应 B．过山车从进入停车区到停止的过程，动能转化成电能 C．过山车进入停车区的速度 越大，刹车的阻力越大 D．若将铜片换成有机