2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-第二章 电磁感应-2023-2024学年高二物理选择性必修二（人教版2019)（举一反三）

第2章 电磁感应 2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 题型归纳 新知梳理 一、电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场 麦克斯韦认为：磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场。 2．感生电动势 由感生电场产生的电动势叫感生电动势。 3．电子感应加速器 电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。 二、涡流 1．定义：在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 2．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。 3．防止 电动机、变压器等设备中为防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器，应采取如下措施。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)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。 三、电磁阻尼和电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)产生：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的现象。 (2)应用：电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数。 2．电磁驱动 (1)产生：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。 (2)应用：交流感应电动机。 举一反三 【题型1】电磁感应现象中的感生电场 方法点拨 1．感生电场的理解 (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。 (3)感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n计算。 2．感生电场与静电场的区别 静电场 感生电场 产生条件 由电荷激发 由变化的磁场激发 电场线特点　 静电场的电场线不闭合，总是始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处，不闭合、不相交、也不相切 感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点和起点 电场对电荷做功 单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零 电场方向的判断方法 正电荷所受电场力的方向与静电场的方向一致，沿电场线的切线方向 感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律和安培定则判断的 例 1 （2023•江苏模拟）如图所示，在圆柱形区域内有匀强磁场，磁场方向垂直纸面指向纸里，磁感应强度随时间均匀增大。在纸面内放置一均匀正三角形金属导线框，其中点为磁场区域的圆心。变化的磁场产生涡旋电场的电场线沿以点圆心的圆周。则　　 A．感生电场只分布在圆柱形区域内 B．沿感生电场电场线方向电势降低 C．导线中产生感应电动势 D．间的电压是电压的两倍 【变式1-1】（2023春•南岗区校级月考）下列说法中正确的是　　 A．磁生电场由变化的磁场产生，磁生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向 B．磁生电场的方向同样也可以用楞次定律和右手螺旋定则来判定 C．磁电式仪表运输过程中用导线将正负接线柱短接，利用了电磁驱动 D．电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象，但分析时同样遵循楞次定律 【变式1-2】（2023春•东城区校级期中）电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备。它的基本原理如图甲所示，图的上部分为侧视图，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。甲图的下部分为真空室的俯视图，电子从电子枪右端逸出，当电磁铁线圈电流的大小与方向变化满足相应的要求时，电子在真空室中沿虚线圆轨迹运动，不断地被加速。若某次加速过程中，电子圆周运动轨迹的半径为，圆形轨迹上的磁场为，圆形轨迹区域内磁场的平均值记为（由于圆形轨迹区域内各处磁场分布可能不均匀，即为穿过圆形轨道区域内的磁通量与圆的面积比值）。电磁铁中通有如图乙所示的电流，设图甲装置中标出的电流方向为正方向。下列说法正确的是　　 A．电子在运动时的加速度始终指向圆心 B．电子在图乙的内能按图甲中逆时针方向做圆周运动且被加速 C．电子在图乙的内能按图甲中逆时针方向做圆周运动且被加速 D．为使电子被控制在圆形轨道上不断被加速，与之间应满足 【变式1-3】（2022秋•海淀区校级期末）如图甲所示，10匝的线圈两端、与一个理想电压表相连，线圈内有指向纸内方向的磁场，线圈中的磁通量在按图乙所示规律变化。下列说法正确的是　　 A．线圈中产生的感生电场沿顺时针方向 B．电压表的正接线柱接线圈的端 C．线圈中磁通量的变化率为 D．电表的读数为 【题型2】涡