2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件-2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 内侍李舜举家曾被暴雷所震。他家堂屋的西头房间，有雷火从窗户冒出，赫然蹿出于房檐之上，家里人以为堂屋已被烧了，都跑出去躲避。及暴雷停止，那间房子却宛然如故，只是墙壁和窗纸都变黑了。屋内有一个木架，其中杂七杂八地存放着各种器物，那些有银饰的漆器，银饰全都熔化流到了地上，漆器却不见被烤焦。有一口宝刀，极为刚硬，就在刀鞘里被熔化为铁汁，而刀鞘也俨然完好无损。人们通常必定会认为，雷火为害当先焚草木，然后才熔化金石；而现在却是金石都被熔化，草木反而无一被毁，这不是人之常情所能推测的。 “雷火为害当先焚草木，然后才熔化金石；而现在却是金石都被熔化，草木反而无一被毁。” 雷电烁金分析： 根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时会在磁场周围激发出感生电场，导体中的自由电荷就会在此电场力的作用下定向移动从而产生感应电流。 一、涡流 1.定义：变化的磁场中有一导体，由于电磁感应，导体内会产生感应电流，自行闭合成漩涡状,所以把它叫做涡电流，简称涡流。 一、涡流 2.注意：涡流是在整块导体内产生的感应电流； 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； 金属块中的涡流也要产生热量。 一、涡流 3.应用： (1)真空冶炼炉 利用涡流的热效应来熔化金属； 速度快，温度易控制，整个过程在真空中进行，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中。 一、涡流 3.应用： (2)电磁炉 炉盘下的线圈中通入交流电，使炉盘上的金属中产生涡流，从而生热。 一、涡流 3.应用： (3)探雷器 探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场，埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。 一、涡流 4.防止： 涡流的危害：发热浪费能量。 减少涡流的方法： 增大回路的电阻； 使用相互绝缘的铁芯。 变压器的铁芯不是整块金属，而是由许多相互绝缘的电阻率很大的硅钢片叠合而成的，以减少损耗。 如图，一个单匝线圈落入磁场中，分析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？ 二、电磁阻尼 v 感应电流的方向为顺时针钟方向，所受安培力的方向向上，对线圈的运动有阻碍作用。 定义：导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，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。 如图，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。上述现象说明了什么？ 二、电磁阻尼 N S 当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，因而磁铁会很快停下来。 二、电磁阻尼 为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？ 当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作用力，阻碍铝框和指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上。 二、电磁阻尼 微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。 三、电磁驱动 如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----电磁驱动。 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。 三、电磁驱动 在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是(　 ) A、都做匀速运动 B、甲做加速运动 C、乙做匀速运动 D、丙做匀速运动 BD 注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流，故铁加速，铝减速 如图所示，闭合金属铜环从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设闭合环初速度为零，不计摩擦，则（ ） A若是匀强磁场，环上升的高度小于h B若是匀强磁场，环上升的高度大于h C若是非匀强磁场，环上升的高度等于h D若是非匀强磁场，环上升的高度小于h D $