2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动-【堂堂清】2023-2024学年高二物理同步易混易错（人教版2019选择性必修第二册）

第二章 电磁感应 第三节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [核心素养·明目标] 核心素养 学习目标 物理观念 了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动的概念。解释自然现象，解决实际问题。 科学思维 了解涡流的原理，能在问题情境中应用其性质进行分析，获得结论。 科学探究 观察电磁阻尼和电磁驱动现象，了解电磁阻尼和电磁驱动的原理及其在生活、生产中的应用。 科学态度与责任 通过学习电磁感应在生活中的实际应用，感悟科学技术的对生活的改变，树立为科学献身的崇高理想。 知识点一 　涡流及其应用 如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，感应电流的方向可以判断吗？ 提示　有。变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场使导体产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它称为涡电流，简称涡流。涡流的方向遵循楞次定律，可根据安培定则判断。 1.涡流：将一金属块放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就会产生感应电流。这种电流在金属块内部形成闭合回路，就像旋涡一样，我们把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。 2.涡流的特点：若金属的电阻率很小，穿过金属的磁通量变化时产生的涡流较大，使金属很快发热。 3.涡流的应用与防止 (1)涡流的应用：电磁炉、安检门。 (2)涡流的防止：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。 减小涡流的方法：用电阻率较大且涂有绝缘材料的硅钢板材叠加做成铁芯。 知识点二 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。 易错易混点1.对涡流的理解 易错易混点辨析： (1)本质：电磁感应现象。 (2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。 (3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大。 2．产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中。 (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3．产生涡流时的能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能。例如，金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是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，最终转化为内能。 4.涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。 5.磁场变化越快，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。 例1.(多选)如图所示是冶炼金属的高频感应炉的示意图。高频感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，待冶炼金属就会熔化。以下关于高频感应炉的说法正确的是(　　) A.高频感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流 B.高频感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡流 C.高频感应炉是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化的 D.高频感应炉是利用炉内金属中的涡流的热效应使金属熔化的 解析：选AD。变化的电流才能产生变化的磁场，引起磁通量的变化，产生感应电流(涡流)，选项A正确，B错误；当感应炉内装入待冶炼的金属时，会在金属中产生涡流，从而使金属熔化，高频感应炉不是利用线圈中的电流产生的焦耳热使金属熔化的，选项C错误，D正确。 例2.(多选)金属探测器实物及其结构原理图如图所示，探测器运用的是电磁感应原理，发射线圈(外环)可以产生垂直于线圈平面且大小和方向均变化的磁场；内环线圈是接收线圈，用来收集被探测金属物发出的磁场(接收线圈能完全屏蔽发射线圈产生的磁场)。随着发射线圈产生的磁场方向和大小不断变化，它会与所遇到的金属物发生作用，导致金属物自身也产生微弱的磁场，来自金属物的磁场进入内环线圈被接收到后，检测器会发出报警声。若发射线圈产生向下且增强的磁场，则下列说法正确的是(　　) A.金属物产生的感应磁场的方向竖直向上 B.金属物中的涡流从上往下看沿顺时针方向 C.金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈会产生微弱的电流，此类探测器相应的元件就是依据这一电流进行报警的 D.如果金属物中某时刻发出向上的磁场，那接收线圈中的感应电流方向从上往下看沿逆时针方向 解析：选AC。若发射线圈产生向下且增强的磁场，则穿过金属物的磁通量增多，根据楞次定律和安培定则知，金属物中的涡流从上往下看沿逆时针方向，涡流产生的磁场方向竖直向上，A正确，B错误；金属物发出的磁场穿过接收线圈时，接收线圈内磁通量发生变化，会产生