2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-2023-2024学年高二物理举一反三系列（人教版2019选择性必修第二册）

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动原卷版 【涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点梳理】 1. 感生电场 19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦在他的电磁场理论中指出：磁场变化时能在周围空间激发电场，这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。 2. 感生电动势 　　磁场变化时会在周围空间激发感生电场，处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流，或者说，导体中产生了感应电动势。由感生电场产生的电动势叫作感生电动势。 (1)感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律求解，公式为E=n。 (2)感生电动势的方向与感生电场的方向相同，与感应电流的方向相同。 二、涡流 概念 由于电磁感应，在导体中产生的像水中的漩涡的感应电流 特点 整块金属的电阻很小，涡流往往很强，产生的热量很多 应用 (1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用：如探雷器、安检门 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。 途径一：增大铁芯材料的电阻率； 途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯 块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，金属块中不产生涡流。 三、电磁阻尼 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运动的现象 应用 磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止摆动，便于读数 四、电磁驱动 概念 磁场相对于导体转动时，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，这种作用常常称为电磁驱动 应用 交流感应电动机 如图所示，转动手柄时，蹄形磁体转动，穿过铝框的磁通量发生变化，根据楞次定律可知，此时铝框中有感应电流产生，以阻碍磁通量的变化，因而铝框就随磁体的转动而转动，转动方向与磁体的转动方向相同，但一定比磁体转动得慢一些。 五、对涡流的理解 1. 涡流的本质 涡流的本质是由于电磁感应而产生的感应电流，与一般导体或线圈的最大区别是金属块内自成闭合回路，但它同样遵循法拉第电磁感应定律。 2. 产生涡流的两种情况 (1)把金属块放在变化的磁场中； (2)让金属块进出磁场或者在非匀强磁场中运动。 3. 能量变化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，并最终在金属块中转化为内能。 (1)如果把金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能并最终转化为内能。 (2)如果让金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能并最终转化为内能。 六、电磁阻尼和电磁驱动 电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 导体在磁场中运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力 磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力 效果 导体所受安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动 不同点 能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功 相同点 两者都是电磁感应现象，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动 电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果是阻碍相对运动。电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度。 【涡流、电磁阻尼和电磁驱动举一反三练习】 1．（多选）关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是（　　） A．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 B．真空冶炼炉熔化金属是利用了涡流 C．金属探测器应用于安检场所，探测器利用了涡流的原理 D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用 2．（多选）金属冶炼炉的示意图如图。炉内装入被冶炼的金属，线圈通入某种电流，这时被冶炼的金属就能熔化，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼金属中，因此适于冶炼特种金属。有关该金属冶炼炉，下列说法正确的是（　　）    A．利用线圈中电流的热效应 B．利用变化的电流在金属中产生的电流的热效应 C．电流变化得越快，金属熔化得越快 D．炉中金属的电阻率越大，金属熔化得越快 3．电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用，下列说法正确的是（　　） A．电磁炉利用变化的磁场使食物中的水分子形成涡流来对食物加热 B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生祸流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声 C．微安表等磁电式仪表在运输时需要把正负接线柱短接，防止损坏，利用的电磁阻尼原理 D．变压器的铁芯通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠合而成主要是为了减小铁芯的电阻率，进而增大在铁芯中产生的涡流 4．（多选）