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

第二章 电磁感应 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 班级________ 学号______ 姓名__________ 【课标要求】 通过实验，了解涡流现象。能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。 【学习目标】 1．了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。 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。 3．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。 4．了解电磁阻尼和电磁驱动。 【自主学习、合作探究】 问题1：电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场产生的条件？与静电场有什么不同？ 2．什么是感生电动势？ 3．感生电场的方向如何判定？ 【例1】如图所示，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使电路中产生了感应电动势，下列说法中正确的是（ ） A．磁场变化时，会在在空间中激发一种感生电场 B．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力 C．使电荷定向移动形成电流的力是电场力 D．以上说法都不对 【跟踪训练1】电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备，它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感应电场使电子加速。上图为侧视图，下图为真空室的俯视图。如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动，那么当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加速，电流又应怎样变化？ 问题2：涡流 1．什么是涡流？ 2．试举出涡流应用的几个实例： 【例2】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(　　) A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 问题3：电磁阻尼 1．阅读课本P37思考与讨论，回答下列问题： （1）指针向右摆，铝框中的感应电流沿什么方向？ （2）铝框受到什么方向的安培力？ （3）安培力对铝框的转动产生什么影响？用铝框做线圈骨架有什么好处？ 2．什么是电磁阻尼？ 3．（阅读课本P38）为什么灵敏的电流表在运输时总要用导体将两个接线柱连在一起？ 【例3】有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图所示，铜盘就能在较短时间内停止。分析这个现象产生的原因。 问题4：电磁驱动 由于磁场相对导体的运动，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，称为电磁驱动。 【例4】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。当转动蹄形磁体时，线圈也跟着转动起来。解释这个现象。（这种现象叫做电磁驱动，在实际中也有很多应用。下一章要介绍的感应电动机就是利用这个道理驱动的。家庭中用的电能表，汽车上用的电磁式速度表，也利用这种电磁驱动。） 【跟踪训练2】如图所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，该驱动力的方向条形磁铁运动的方向相同。 电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成 因 由于______在_________中运动而产生感应电流 由于______运动引起磁通量的变化而产生感应电流 效 果 安培力的方向与导体运动方向_______，______（此空填“推动”或“阻碍”）物体的运动。 导体受安培力的方向与运动方向________，______（此空填“推动”或“阻碍”）物体的运动。 能量 转化 导体克服安培力做功，______转化为______________，最终转化为_________________。 由于电磁感应，_________能转化_________能，通过安培力做功， ___ __能转化为导体的______，而对外做功。 相同点 两者都是_______________现象 电磁阻尼和电磁驱动的区别和联系： 【当堂检测】 1．在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置，如图甲所示，把一枚磁性很强的小圆片从铝管上端放入管口，圆片直径略小于铝管的内径。从一般经验来看，小圆片自由落下1m左右时间不会超过0.5s，但把小圆片从上端管口放入管中后，过了许久