第二章3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第二册同步导学案配套教参（人教版，多选）

3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.了解感生电场的概念。 2.知道涡流、电磁阻尼和电磁驱动的概念，理解涡流的产生原理。 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。 1.核心素养 (1)能在问题情景中应用涡流原理进行分析。 (2)通过实验探究分析电磁阻尼和电磁驱动的原理。 2.关键能力 应用物理原理分析实际问题的能力。 授课提示：对应学生用书第52页 一 电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场 磁场变化时在空间激发的一种电场。 2．感生电动势 由感生电场产生的感应电动势也叫作感生电动势。 3．感生电动势中的非静电力 感生电场对自由电荷的作用。 二 涡流 1．定义：由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流。 2．特点：金属块中的涡流会产生热量。 3．应用 (1)涡流热效应：如真空冶炼炉、电磁炉。 (2)涡流磁效应：如探雷器、安检门。 4．防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)增大铁芯材料的电阻率。 (2)用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 三 电磁阻尼和电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)概念：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)应用：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．电磁驱动 (1)概念：如果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，这种作用常常称为电磁驱动。 (2)应用：交流感应电动机。 自主评价———————————————————— 1．判断正误 (1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从法拉第电磁感应定律。(×) (2)通过增大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)在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同。(×) (5)在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．(多选)关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是(　　) A．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理 B．金属探测器可用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中 C．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作 D．磁电式仪表中用来作为线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用 解析：金属探测器在探测金属时，由于在被测金属中产生涡流从而使报警器工作，A正确；金属探测器探测的原理是在被探测物体中由电磁感应产生的涡流来进行工作，食品中的砂石不是金属，所以不能产生涡流，B错误；电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应，使磁带上的磁粉被磁化，C错误；磁电式仪表中用来作为线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的作用，D正确。 答案：AD 授课提示：对应学生用书第53页 　感生电场和感生电动势 　如图所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，产生感应电流。 (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ (2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？ 提示：(1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同，感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同。感生电场的方向可以用楞次定律来判定。 (2)感生电场对自由电荷的作用。 　对感生电场的理解 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁理论中指出：变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场。 (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电场，电场线是闭合的；而静电场的电场线不闭合。 感生电场的方向可以利用楞次定律来判断，具体可根据闭合电路(或假想的闭合电路)中感应电流的方向来确定，感应电流的方向与感生电场的方向相同。　 　现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图所示，在上、下两个电磁铁的磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，所产生的感生电场使电子加速。甲图为侧视图，乙图为真空室的俯视图。若此时电磁铁中通有图示电流，电子沿逆时针方向运动，则下列说法正确的是(　　) A．若电磁铁中电流减小，则电子被加速 B．若电磁铁中电流增大，则电子被加速 C．若电子被加速，是因为洛伦兹力对其做