2.3 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 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 知识回顾 1. 产生感应电流的条件是什么？ 当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就产生感应电流。 2. 如图，若穿过闭合线圈的B增大，线圈中会不会产生感应电流？如果产生，请判断感应电流方向。 B 一、电磁感应现象中的感生电场 你有没有思考过：为什么穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流？ B 麦克斯韦的电磁理论指出：磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。这种电场与静电场不同，它的电场线闭合的，呈涡旋状。 请用麦克斯韦的电磁理论解释“当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，闭合导体回路中就会产生感应电流”。 真空管道 一、电磁感应现象中的感生电场 思考：如图所示磁场的磁感应强度不断增大，若在磁场中的真空管道内释放一个电子，该电子如何运动？ 提示： 感生电场的方向可用“楞次定律+右手螺旋定则”判断 感生电场应用实例 —— 电子感应加速器 工作原理：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。 二、涡流 1. 涡流的成因 当线圈中的电流随时间变化时，这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流．这种感应电流看起来就像水中的旋涡一样，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 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。 真空冶炼炉 2. 涡流的热效应 涡流像其他电流一样，金属块中的涡流也要产生热量。如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量很多。 高频焊接 电磁炉 涡流的热效应 3.涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 探雷器 安检门 金属探测仪 4、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。 5、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。 ②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 思考与讨论： 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？ 安培力 阻碍 线圈的运动 三、电磁阻尼 1. 电磁阻尼：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，这种现象称为电磁阻尼。（电磁阻尼是涡流的机械效应） 2. 应用：①磁电式仪表、②电气机车的电磁制动、③阻尼摆等。 等效图 思考：若铝框顺时针转动，铝框中会产生沿什么方向的感应电流？ 铝框的左右两边分别受到朝那个方向的安培力？ 电磁阻尼 电磁阻尼 电磁驱动 四、电磁驱动 1. 电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。（电磁阻尼是涡流的机械效应） 2. 应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。 电动机 电表 速度计 3. 电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系 (1)联系： 电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体的相对运动。 (2)区别： 电磁阻尼是导体运动（或者速度较大）时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。电磁驱动是磁场运动，导体静止（或者速度较小）时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。 课堂小结 $$