2.3.1涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件-2023-2024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 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 电磁炉的加热原理是什么？ 金属环为什么产生电流？ 自由电子为何定向移动？ 猜：会不会是磁场施加的力 洛伦兹力、电场力、其它力？ 自由电子定向移动 自由电子受到力的作用 假设：变化的磁场在周围空间激发的电场 能够解释： 电磁感应现象中产生的电流 B E 一、电磁感应现象中的感生电场 〔英〕麦克斯韦认为： 磁场变化时会在周围空间激发一种电场----感生电场 闭合导体中的自由电荷在感生电场下做定向运动 产生感应电流（感生电动势） 1、麦克斯韦解释 B E 感生电场(涡旋电场) 感生电动势 方向：就是感应电流的方向，用楞次定律判断 电场线：是闭合的曲线 由感生电场产生的感应电动势 感生电动势所对应的非静电力是感生电场对自由电荷的作用 感生电场是产生感生电动势的原因 变化的磁场在周围空间激发的电场 2、感生电场与感生电动势 3、感生电场应用实例---电子感应加速器 电子感应加速器：应用感生电场来加速电子的一种设备。 柱形电磁铁：产生变化的磁场； 环形真空管道：是电子运行的轨道 工作过程： 磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。 思考：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？ 电子带负电 电场应沿顺时针方向 由楞次定律可知： 原磁场应该由弱变强 线圈中的电流由小变大 3、感生电场应用实例---电子感应加速器 二、涡流 B 1. 涡流的成因 线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。 i i AC ①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。 ②若金属的电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。 利用涡流冶炼金属的优点： 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，适于冶炼特种合金和特种钢。 真空冶炼炉原理：利用涡流的热效应来熔化金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产生的涡流热效应就越强。 学科网原创 （1）涡流的热效应：真空冶炼炉。 2. 涡流的应用 高频感应加热，冶炼金属 （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， ①当通上交替 变化极快的交流电时， ②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， ③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。 B I’ B I I I’ I I I I （3）涡流的磁效应：探雷器 这种探雷器可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。 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。 （4）涡流的磁效应：金属探测器、安检门等 涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 3、危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。 4、防止（减少涡流的途径） ①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。 用硅钢片做变压器的铁芯 交变电流 交变电流 整块铁心 彼此绝缘的薄片 ②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 Lavf58.51.100 $