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

2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 人教版 选择性必修第二册 第二章 电磁感应 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。感生电场是一种闭合的涡旋电场。 如果此刻空间存在闭合导体，就会产生感应电流。 磁场变强 I E 知识回顾 感生电场的方向可由楞次定律判断 Teaching Analysis 教学分析 电子感应加速器 电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。 柱形电磁铁：产生变化的磁场； 环形真空管道：是电子运行的轨道 工作过程： 线圈中的电流变化时，磁场就发生变化，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。 思考：如图为使电子逆时针加速，线圈中的电流应该怎么变化？ 变大 1、定义：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。 一、涡流 思考：导线缠在金属块上，通入变化的电流时，在金属块中产生的感应电流大概是怎样的形状？ Teaching Analysis 教学分析 二、涡流的应用-热效应 1、真空冶炼炉 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 2、电磁炉 思考：用电磁炉烧水能选择塑料盆吗？ 二、涡流的应用-热效应 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。 3、探雷器、安检门 二、涡流的应用-磁效应 思考：是否在所有情况下，涡流都是越大越好呢？ 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，会浪费电能、烧坏仪器，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。 三、涡流的危害和防止 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？ 四、涡流的机械效应 木块和磁铁分别穿过金属管下落的时间一样吗？ F安 I Teaching Analysis 教学分析 一、电磁阻尼：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。 铝框 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等 四、涡流的机械效应 Teaching Analysis 教学分析 磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。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，铝框要受到安培カ。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? 铝框 ＋ I F安 F安 （阻碍铝框的转动） 四、涡流的机械效应 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? 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，接着出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断。 思考与讨论： 四、涡流的机械效应 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? B N S N S B I F F 旋转U型磁铁时穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，使铝框受到安培力的作用，最终驱动铝框随磁场一起运动。 转动特点：线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 四、涡流的机械效应 Teaching Analysis 教学分析 二、电磁驱动：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