2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（导学案）-2022-2023学年高二物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019选择性必修第二册）

第3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 【知识梳理】 一、电磁感应现象中的感生电场 1.感生电场：变化的磁场在周围空间激发的电场，叫做感生电场． 如果此空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下定向移动，而产生感应电流，或者说导体中产生了感生电动势． 2.感生电场的方向：感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因．导体中正电荷定向运动的方向就是感生电场的方向，可由楞次定律判断． 3.感生电动势：由于感生电场的作用，推动导体中自由电荷定向移动而产生的电动势叫感生电动势． 感生电动势在电路中的作用就是电源，其产生电动势的导体就是内电路，当它与外电路连接后就会对外电路供电．其非静电力就是感生电场对自由电荷的作用． 二、涡流 1.产生：在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡。所以把它叫作涡电流，简称涡流。 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。 4.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、电磁阻尼和电磁驱动 1.电磁阻尼： （1）产生：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的现象。 （2）应用：电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数。 2.电磁驱动： （1）产生：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。 （2）应用： 交流感应电动机。 【方法突破】 1、 对涡流的理解 ■方法归纳 1.涡流的本质：电磁感应现象。 2.产生涡流的两种情况： （1）块状金属放在变化的磁场中。 （2）块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3.产生涡流时的能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。 （1）金属块放在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能。 （2）如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。 【例1】如图是电磁炉内部结构及锅的示意图，下列说法正确的是（　　） A．通电线圈接通交变电流，频率越小，加热越快 B．通电线圈接通交变电流，频率越大，加热越快 C．通电线圈接通恒定电流，电流越大，加热越快 D．将不锈钢锅换成陶瓷锅，电流越大，加热越快 【针对训练1】图为士兵用探雷器进行扫雷，该探雷器利用涡流工作。下列说法正确的是（　　） A．探雷器使用直流电工作 B．涡流是在探雷器的线圈中产生的 C．探雷器静止在地雷上方时，将无法报警 D．该探雷器探测网状金属物品时，灵敏度会降低 二、电磁阻尼和电磁驱动的比较 ■方法归纳 电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反,为阻力 安培力方向与导体运动方向相同,为动力 能量 转化 克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能 磁场能转化为电能,通过安培力做功,电能转化为导体的机械能 共同点 两者都是电磁感应现象,导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动 提醒：电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循楞次定律。 【例2】如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁体从图示位置开始逆时针转动时，线圈仅在安培力作用下也开始转动，则：（　　） A．线圈顺时针转动，线圈转速小于磁体转速 B．线圈逆时针转动，线圈转速等于磁体转速 C．线圈在转动过程中有感应电流 D．线圈克服安培力做功动能增加 【针对训练2】如图所示，条形磁铁用细线悬挂于O点，一金属圆环放置在O点正下方的水平绝缘桌面上。现将磁铁拉至左侧某一高度后由静止释放，磁铁在竖直面内摆动，在其第一次摆至右侧最高点的过程中，圆环始终静止。则下列说法正确的是（　　） A．磁铁始终受到圆环的斥力作用 B．圆环中的感应电流方向保持不变 C．磁铁从左到右经过竖直线两侧位置时，桌面对圆环的摩擦力方向相反 D．磁铁在O点两侧最高点的重力势能不相等 【巩固提升】 1．电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好 B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用 D．电磁炉的锅不