第2章 3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修 第二册同步课堂高效讲义教师用书（人教版）

3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动 【学习目标】 学科知识 学科能力 学科素养 1.感生电场、感生电动势 2．涡流的产生及其利用与防止 3．电磁阻尼和电磁驱动的理解与应用 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，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 3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产、生活中的应用与防止 4．了解电磁阻尼和电磁驱动 1.物理观念：了解涡流的产生原因及其应用与防止 2．科学思维：会判断感生电动势方向，会计算其大小 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 如图所示，一个闭合电路静止于磁场中： (1)磁场的强弱发生变化，闭合电路内产生感应电流，你知道其原因吗？ (2)如果将闭合电路移走，磁场的强弱仍然发生变化，会有什么现象发生？ 提示：(1)闭合电路内产生感应电流，是因为闭合电路内产生了感生电场，使得导体中的自由电荷在电场力作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说闭合电路内产生了感生电动势。 (2)将闭合电路移走，磁场的强弱仍然发生变化，感生电场仍然存在，但是没有感应电流了。 1．感生电场 麦克斯韦认为：磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。 2．感生电动势 由感生电场产生的感应电动势叫作感生电动势。 3．感生电动势中的非静电力 就是感生电场对自由电荷的作用。 【判断正误】 1．只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(√) 2．感生电场的方向同样遵守楞次定律。(√) 3．感生电场与感生电动势是一回事。(×) 1．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。 2．感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。 3．感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。 4．感生电动势的大小可以由法拉第电磁感应定律E＝n计算。 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是(　　 ) A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 AD　[感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定，原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则知感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所以A、D正确。] 学生用书↓ 第60页 规律总结 感生电场与静电场的比较 比较项目 静电场 感生电场 产生条件 由电荷激发 由变化的磁场激发 电场线 特点 静电场的电场线，总是始于正电荷，终止于负电荷，不闭合、不相交、也不相切 感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点和起点 电场对电 荷做功 单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零 电场方 向的判 断方法 静电场方向与正电荷所受电场力的方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律判断的 针对练1.(多选)下列说法正确的是(　　) A．感生电场由变化的磁场产生 B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场 C．感生电场的方向也同样可以用楞次定律和安培定则来判定 D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 AC　[磁场变化时在空间激发感生电场，其方向与所产生的感应电流方向相同，可由楞次定律和安培定则判断，故A、C正确，B、D错误。] 针对练2.如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则(　　) A．小球速度变大 B．小球速度变小 C．小球速度不变 D．小球速度可能变大也可能变小 B　[磁场的变化使空间内产生感生电场，由楞次定律知感生电场的方向为逆时针，带正电小球受到的电场力与运动方向相反，故小球速度减小，B正确。] 知识点二　涡流 如图为电磁炉的加热原理图，电磁炉的锅具一般是平底的铁锅，其加热原理是什么？ 提示：通电线圈产生变化的磁场，在平底的铁锅底部产生涡流，从而使得锅底温度升高，起到加热作用。 1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，如果用图表示这样的