第2章 第3、4节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 自感（Word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第二册（教科版2019）

第3、4节　涡流 电磁阻尼 电磁驱动 自感 核心素养导学 物理观念 (1)了解涡流、电磁阻尼和电磁制动、电磁驱动的概念。 (2)通过实验了解自感现象，了解自感系数。 (3)知道自感现象的应用与防止。 科学思维 (1)会判断感应电动势的方向，并会进行相关计算。 (2)通过对涡流实例的分析，理解涡流在生产生活中的应用。 (3)会从法拉第电磁感应定律的视角认识自感现象。 科学探究 (1)观察电磁阻尼和电磁驱动现象，了解其相关原理。 (2)通过实验观察通电自感和断电自感现象，并能解释其原因。 科学态度与责任 体会电磁感应技术的应用对人类生活和社会发展的影响。 　　　 　　　　　　　　　　　　　　　 一、涡流 1．定义：由于电磁感应，在导体中产生的像漩涡一样的感应电流。 2．特点：涡流路径的电阻一般很小，不大的感应电动势可形成很强的涡电流，释放出大量的焦耳热。 3．防止：变压器、电动机等设备中因涡流产生的热不但会消耗很多能量，也容易损坏电器。为此，变压器和电机中的铁芯都不用整块金属，而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成的。 4．应用：涡流的热效应，如高频感应炉、电磁炉。 二、电磁阻尼和电磁制动　电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)概念：当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象。 (2)应用： ①磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。 ②在运输电流表时用导线把正、负接线柱连在一起，以阻碍表针摆动。 2．电磁制动 (1)概念：电动列车在进行制动，电动机与电源断开，并把电动机的线圈与制动电路连接成闭合回路，列车前进时带动电动机线圈转动，而产生感应电流，磁场对它的安培力起着制动的作用。 (2)优点：减少机械磨损，列车前进的动能转化为电能，给蓄电池充电。 3．电磁驱动 (1)概念：磁场相对导体转动时，导体中产生感应电流，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的现象。 (2)应用：交流感应电动机。 (1)电磁驱动和电磁阻尼都遵循楞次定律。 (2)电磁驱动和电磁阻尼都是通过感应电流受到安培力，安培力做功引起能量的转化。　　 三、自感 1．自感：由于导体线圈本身的电流发生变化而引起的电磁感应现象。 2．自感电动势：在自感现象中产生的电动势。 3．自感电动势的大小 EL＝L，其中L是自感系数，简称自感或电感，单位：亨利，简称亨，符号为H。 4．自感系数大小的决定因素 自感系数与线圈的直径、形状、匝数，以及是否有铁芯等因素有关。 5．自感现象的应用——日光灯 (1)日光灯电路(如图)： (2)启动器的作用：电路接通后，可使电路自动断开。 (3)镇流器的作用 ①电路断开瞬间，镇流器中的电流急剧减小，因其自感系数很大，会产生很高的自感电动势，与电源电压加在一起，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，日光灯被点亮。 ②日光灯点亮后，由于电感线圈对交流电有阻碍作用，镇流器又起着降压限流的作用。1.如图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。判断下列说法的正误。 (1)探测器内的探测线圈会产生交变磁场。(√) (2)探测器只能探测到有磁性的金属物。(×) (3)探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡电流。(×) 2.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)：过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。这种刹车装置的原理是什么？ 提示：这种刹车装置是电磁阻尼的一种应用。 3.如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，铝框也随之运动起来，但铝框的转动速度比磁体的转动速度慢一些，原因是什么？ 提示：如果铝框的转动速度和磁体的转动速度一样，则两者相对速度为零，便不会产生感应电流，这时的电磁驱动作用就会消失，所以铝框的转动速度比磁体的转动速度慢一些。 4．如图所示两个电路(线圈L自感很大，电阻忽略不计)，判断下列说法的正误。 　　 (1)甲图中开关闭合时，A1先亮。(×) (2)甲图中开关闭合时，A2先亮，A1逐渐变亮。(√) (3)乙图中开关断开时，灯泡A会闪亮一下再熄灭。(√) 5.让几位同学“串联”在电路中，电源只需1节干电池。闭合开关S前，学生的体验——“无感觉”；闭合开关S后，学生的体验——“无感觉”；断开开关S瞬间，同学突然受到电击——“迅速收回双手”。这是为什么呢？ 提示：断开开关S，线圈中电流变小，线圈L中产生自感电流以阻碍电路中原电流的减小，所以人会受到电击。 新知学习(一) [重点释解] 1．涡流的本质：电磁感应现象。 2