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

3.涡流、电磁阻尼和电磁驱动 人教版（2019）选择性必修第二册 第二章电磁感应 问题？ 在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？ 一.电磁感应现象中的感生电场 思考1.电荷（假设正电荷）定向移动形成电流，电荷受什么力定向移动？ 麦克斯韦认为： 磁场变化时会在空间激发一种电场，叫感生电场。 思考2.没有导线，感生电场是否就不存在？ ①感生电场的方向与感应电流方向相同； ②感生电场的电场线为闭合曲线，与静电场不同。 感生电场力使电荷定向移动，产生了感应电动势，叫感生电动势。 感应电动势 动生电动势 感生电动势 产生原理 导体切割磁感线 磁场变化 计算式 问题引导： 1.电子逆时针（俯视图）加速运动，电子受感生电场力是什么方向？ 2.感生电场是什么方向？ 3.磁场要如何变化？线圈中的电流要如何变化？ 4.根据洛伦兹力提供向心力，磁场如何变化才能约束电子在固定轨道加速？ 二.涡流 线圈中电流变化 产生变化的磁场 产生感生电场 附近导体产生感应电流 用图表示像漩涡-涡流 将导体垂直磁场方向分割成薄片，每一薄片分割为无数圆形导线 思考1： 导体在变化的磁场中能产生涡流，还有哪些方式能产生涡流呢？ 思考2： 磁场变化产生涡流，导体与磁场相对运动产生涡流，能量的转化由什么不同？ 涡流的应用与防止： ①热效应 优点： 加热速度快，加热效率高，不同加热深度，真空进行。 减小涡流途径 ①增大铁芯材料的电阻率；②相互绝缘的硅钢片叠加。 涡流的应用与防止： ②磁效应 三.电磁阻尼 思考与讨论： 如图2.3-7所示，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？ 磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上（图2.3-8）。假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？ 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，这种现象称为电磁阻尼。 由于铝框转动产生逆时针方向（俯视）感应电流，感应电流受到的安培力如图所示： F安 F安 做一做 取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起（图2.3-9），再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解释这种差别？为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起？ 四.电磁驱动 当磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。 电磁驱动的应用 电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 导体在磁场中运动 磁场运动 效果 安培力阻碍导体运动 安培力推动导体运动 能量转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能 安培力对导体做正功，电能转化为机械能 相同点 涡流的机械效应 电磁驱动与电磁阻尼比较 【例题1】10月26日11时14分，搭载神舟十七号载人飞船的长征二号F遥十七运载火箭在酒泉卫星发射中心成功发射，飞船入轨后，将按照预定程序与空间站组合体进行自主快速交会对接，航天器对接时存在一定的相对速度，由于航天器的质量大，对接时产生的动能比较大，为了减少对接过程中产生的震动和撞击，对接机构内部采用了电磁阻尼器消耗对接能量。如图为某电磁阻尼器的简化原理图，当质量块上下移动时会带动磁心一起运动，磁心下方为N极，下列说法正确的是（ ）A．当质量块带动磁心下移时，线圈有扩张趋势B．当质量块带动磁心下移时，通过电阻R的电流向上C．整个过程对应的是电能向磁场能转换D．减小线圈匝数，阻尼效果增强 B [例题2]金属探测器如图所示，当金属中处在变化的磁场中时，这个磁场能在金属物体的内部产生涡电流。涡电流又会产生磁场，倒过来影响原来的磁场，引发探测器发出鸣声。考生进考场时，每个同学都必须经过金属探测器的检查。关于金属探测器的检查，下列说法不正确的是（　　）A．金属探测器的工作原理是利用了电磁感应的原理B．金属探测器探测到考生衣服上的金属扣时，金属扣中感应出涡流C．此金属探测器也可用于食品生产，检测食品中是否混入细小的砂粒D．探测过程中，无论金属探测器与被测金属处于相对静止状态，还是相对运动状态， C Multimedia Cloud Transcode (cloud.baidu.com) Content Adaptive Encoding 3.0 $$