2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动（好课件）-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）

§3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 高二物理（人教版2019） 选择性必修 第二册 第二章 电磁感应 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? 新课引入 思考与讨论： 磁场变强 1.磁场变化使闭合电路中的导体产生感应电流，那么，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？是洛伦兹力吗？是静电力吗？ 产生顺时针方向的感应电流 一、电磁感应现象中的感生电场 思考与讨论： 新课讲授 2.难道是变化的磁场对电荷产生的作用力吗？变化的磁场是这样产生对电荷的这个作用力呢？ 一、电磁感应现象中的感生电场 变化的 磁场 激发 感生 电场 力 自由电荷 形成 闭合 导体 感应 电流 （非静电力） 产生 感生电动势 认为 新课讲授 3.如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？ 结论：感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。 新课讲授 磁场变强 产生顺时针方向的感应电流 一、电磁感应现象中的感生电场 思考与讨论： 一、电磁感应现象中的感生电场 1.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 楞次定律+右手螺旋定则 新课讲授 2.电子感应加速器 思考与讨论： 当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？ (1)构造：电磁铁N、S极、环形真空室、电子枪。 一、电磁感应现象中的感生电场 新课讲授 穿过真空室内磁场的方向 由图知电子沿什么方向运动 要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何 由感生电场引起的磁场方向如何 竖直向上 逆时针 顺时针 向下 原磁场在增强，即电流在增大。 （2）原理： 新课讲授 (3)感生电场的特点 真空室 i i 电子枪 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 (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； 俯视图 新课讲授 真空室 B i感 E感 E感 E感 E感 E感 新课讲授 观察与思考： 水为什么会沸腾？ 镊子为什么会变红？ 二、涡流 新课讲授 1.定义：根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。 如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？ 变成方盘呢？ 如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？ 二、涡流 新课讲授 2.实际应用 (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。 二、涡流 新课讲授 2.实际应用 (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，当通上交替变化极快的交流电时，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，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、涡流 新课讲授 2.实际应用 (3)涡流的磁效应：探雷器 探测地雷的探雷器是利用涡流工作的，士兵手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 二、涡流 新课讲授 2.实际应用 (4)涡流的磁效应：金属探测器、安检门 3.涡流的防止： 二、涡流 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。 新课讲授 三、电磁阻尼 思考与讨论： 新课讲授 一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？ 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。 三、电磁阻尼 思考与讨论： 新课讲授 1.假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？ 2.铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？ 3.安培力对铝框的转动产生什么影响？ 4.使用铝框做线圈骨架有什么好处？ ＋ I FA FA 三、电磁阻尼 1.电磁阻尼现象：当导体在磁场中运动时，感应电流会使导