第2章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（Word教参）-【优化指导】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 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。 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和危害。 3．了解电磁阻尼和电磁驱动。 会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。 通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。 [对应学生用书P48] 知识点一 电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场❶：磁场变化时在空间激发的一种电场。 2．感生电动势：由感生电场产生的电动势。 3．电子感应加速器：利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。 1．感生电场线是闭合的。(　　√　　) 2．只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(　　√　　) 3．感生电动势与动生电动势一样都是由于磁场变化产生的。(　　×　　) 知识点二 涡流 1.定义：当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在线圈附近的导体中产生的像水中漩涡样的感应电流。 2．应用❷ (1)涡流热效应❸：如真空冶炼炉。 (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涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。常见的减小涡流的途径有以下两种： (1)增大铁芯材料的电阻率； (2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯❹。 1．涡流也是一种感应电流。(　　√　　) 2．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。(　　×　　) 3．涡流是一种有害的电磁感应现象。(　　×　　) 4．变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流。(　　√　　) 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到某位置，便于读数。 2．电磁驱动 (1)概念：如果磁场相对于导体转动，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．在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同。(　　×　　) 2．电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(　　√　　) 3．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架的目的是利用电磁阻尼使指针能够快速稳定。(　√　) 批注❶：电磁感应现象中的感生电场与电荷周围的静电场从产生机理上看有什么区别？ 提示：电磁感应现象中的感生电场是由变化的磁场激发产生的，静电场是由电荷激发产生的。 批注❷：电磁感应铝箔封口机：被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是，当接通电源时，内置线圈产生变化的磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化位于铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的。 批注❸：利用涡流加热时，为什么使用高频交流电源？ 提示：涡流就是感应电流，使用高频交流电源，能产生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量变化更迅速，产生的感应电流更大，加热效果更好。 批注❹：变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，为什么不采用一整块硅钢呢？ 提示：不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，阻断涡流回路，减少转化成铁芯内能的电能，提高效率。 [对应学生用书P49] 探究点一　感生电场的理解　(科学思维之提升) ►情境探究 如图所示，B增强时，就会在空间中激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在静电力的作用下定向移动，从而产生感应电流。 (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？ 提示：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定。 (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 提示：感生电场对自由电荷的作用。 ►探究归纳 感生电场的理解 (1)变化的磁场周围产生感生电场，与是否存在闭合电路无关。 (2)感生电场可用电场线形象描述。感生电场是一种漩涡电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线是不闭合的。 (3)感生电场的方向可以根据楞次定律以及右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算。 ►对点例练 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环口径的带正电小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，且运动过程中小球所带的电荷量不变，那么(　　) A.