2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件（含实验视频）一2023-2024学年高二物理同步精品课堂（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 麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把它叫作感生电场。 如果此刻空间存在 闭合导体，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。 E感 - - - - - - - - I Teaching Analysis 教学分析 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦，出生于英国爱丁堡，毕业于剑桥大学三一学院，英国理论物理学家、数学家。经典电动力学的创始人，统计物理学的奠基人之一。 麦克斯韦10岁时进入爱丁堡中学，15岁时向皇家学会递交数学论文，发表在 《爱丁堡皇家学会学报》上。1847年考入苏格兰爱丁堡大学学习数学、物理， 1850年秋转入剑桥大学，他预言了电磁波的存在，创建了卡文迪许实验室，1879 年11月5日逝世，年仅49岁。 Teaching Analysis 教学分析 视频：天才绝世的麦克斯韦 Teaching Analysis 教学分析 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。 电子感应加速器 Teaching Analysis 教学分析 为使电子逆时针加速 根据楞次定律，磁场应该由弱变强。 感生电场产生顺时针感应电流 产生的电场应沿顺时针方向 电磁铁线圈中的电流应该由小变大 Teaching Analysis 教学分析 当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，导体内会产生感应电流，感应电流看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 真空冶炼炉 涡流产生的热量使金属熔化。 利用涡流冶炼金属的优点是，整个过程可以在真空中进行， 能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。 Teaching Analysis 教学分析 电磁炉内迅速变化的电流产生迅速变化的磁场，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加 热食物的目的。 电磁炉 Teaching Analysis 教学分析 电动机、变压器的铁芯中产生的涡流使铁芯发热，我们要想办法减小涡流。 途径之 一是增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它 的电阻率比较大。 另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 Teaching Analysis 教学分析 一种探测地雷的探雷器是利用涡流工作的。 士兵手持 一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携 带的金属物品，道理是一样的。 Teaching Analysis 教学分析 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？ 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？ Teaching Analysis 教学分析 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。 仪表工作时指针向右偏转，铝框中的感应电流方向（从上往下看）沿铝框逆时针方向，铝框左边受向下的安培力，而右边受向上的安培力，安培力阻碍线圈运动. Teaching Analysis 教学分析 视频：电磁阻尼 Teaching Analysis 教学分析 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 ，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？ 正负接线柱连在一起后，指针相对表盘的运动显著变小了，这是由于产生了电磁阻尼。用导线把正负两个接线 柱连在一起，构成一个闭合回路。这样如果它的指针摆 动，就会在线圈中产生感应 电流，出现电磁阻尼的 现象，使指针很快的停止运动。 Teaching Analysis 教学分析 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，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动? 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。 Teaching Analysis 教学分析 视频：铝框转动起来 Teaching Analysis 教学分析 交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。 产生旋转磁场的装置 电动机 Teaching Analysis 教学分析 1．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一