第3课 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2022-2023学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

§2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 问 题 ？ 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? B B B’ E 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．感生电场解释 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．感生电场解释 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．感生电场解释 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 静电场和感生电场的区别 静电场 感生电场 产生 由静止的电荷产生 由变化的磁场在周围空间激发 电场线特点 由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。 感应电场是一种涡旋电场， 电场线是闭合的。 电场方向判断 正电荷受力的方向 感生电流的方向 （楞次定律） 感生电动势 动生电动势 产生原因 磁场的变化 导体做切割磁感线运动 移动电荷的非静电力 感生电场对自由电荷的电场力　　 与导体中自由电荷所受洛伦兹力有关 回路中相当于电源的部分 处于变化磁场中的线圈部分 做切割磁感线运动的导体 方向判断方法 由楞次定律判断 由右手定则或楞次定律判定 大小计算方法 由E=nΔφ/Δt计算 由E=Blvsinθ或E=nΔφ/Δt计算 ①如果环不断增粗直到变成一圆盘又会发生什么现象 请思考: ②变成方盘呢？ N S G 乙 S N 思考：涡流产生原因？ 变化的电流 产生变化的磁场 闭合导体 形成涡流 电流磁效应 根据麦克斯韦电磁场理论 电场对导体内自由电荷有力的作用（非静电力） 激发感生电场 空间存在 二、涡流：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时产生的在金属块内自成闭合回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。 ①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。 ②由于整块金属的电阻通常很小，故涡流常常很大。 B增大 I 观察与分析 二、应用: 1、涡流的热效应：真空冶炼炉 冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。 抽真空 2、涡流的热效应：电磁炉 电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈， ①当通上交替 变化极快的交流电时， ②在台板与铁锅底之间产生强大的交变 的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流， ③当涡流受材 料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。 二、应用: I B B I’ I’ I B B I’ I’ 2、涡流的热效应：电磁炉 二、应用: AC 电阻率低 具铁磁性 3、涡流的磁效应：探雷器 这种探雷器可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。 二、应用: 报警器 变化电流 报警器 变化电流 3、涡流的磁效应：金属探测器、安检门等 涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 二、应用: 怎样减少涡流损耗？ 交变电流 交变电流 整块铁心 彼此绝缘的薄片 三、危害与防止 1、危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流: 2、防止： ①使铁芯发热， ②浪费了能量， ③还可能损坏电器。 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施 1.增大铁芯的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢。 2.用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁