第2章 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（教师用书Word）-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册（人教版2019）

第3节　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [学习目标] 1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理(物理观念).2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用(科学思维).3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用(科学思维)． 知识点一　电磁感应现象中的感生电场 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 由感生电场产生的电动势叫感生电动势． 3．电子感应加速器 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速． 知识点二　涡流 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，用图表示这样的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流. 2．金属块中的涡流会产生热量，利用涡流产生的热量可以冶炼金属． 知识点三　电磁阻尼和电磁驱动 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． 2．电磁驱动 若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，这种作用称为电磁驱动． 1．判断下列说法的正误． (1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从电磁感应定律．(×) (2)通过减小铁芯材料的电阻率可以减小涡流．(×) (3)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流．(√) (4)电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能．(√) 2．下列关于涡流的说法正确的是(A) A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢片中不能产生涡流 解析　涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应；硅钢片中能产生涡流，只是电流较小，选项A正确. 考点一　电磁感应现象中的感生电场 【情境导学】 如图，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱发生变化，闭合电路内也能产生感生电动势和感生电流吗？ 答案　导体中的自由电荷在感生电场作用下做定向运动，能产生感应电动势和感应电流． 【知识拓展】 1．感生电场的理解 (1)变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动． (2)感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种漩涡状电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合． (3)感生电场的方向根据楞次定律和安培定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算． 2．感生电场与静电场的区别 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 静电场的电场线不闭合，总是始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处，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 正电荷所受电场力的方向与静电场的方向一致，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和安培定则判断的 3．感生电场的方向与感应电流的方向相同，因此可由楞次定律根据“一原二变三感四螺旋”的方法确定感生电场的方向． 【例题1】 关于感生电场，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右手定则来判定 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 思维导引：(1)感生电场是由变化的磁场产生的；(2)感生电场的方向与感应电流的方向相同． 答案　A 解析　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，且只能由楞次定律判断，选项A正确． 【变式1】 如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加方向竖直向上、磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场，若运动过程中小球所带电荷量不变，那么(　　) A．磁场力对小球一直做正功 B．小球受到的磁场力不断增大 C．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动 D．小球仍做匀速圆周运动 答案　C 解析　因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的感应电场，电场力对带正电的小球做功，由楞次定律可判断感生电场方向为顺时针方向，在电场力作