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

夏津万隆高中物理 电磁感应 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 KJ www.youyi100.com 学习目标 1.知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感生电动势的方向并计算其大小。 2.了解涡流的产生过程及涡流现象的利用和危害。 3.了解电磁阻尼和电磁驱动及应用。 生活导入 思考与讨论： 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？ 讲授新课 电磁感应现象中的感生电场 磁场 变化 激发 感生 电场 力 导体中 自由电荷 形成 感应 电流 静止电荷 激发 静电场 感生电动势 （非静电力） 产生 导体 闭合 感生电场：变化的磁场在空间激发的电场 感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。 讲授新课 感生电动势 如图所示，当磁场增强时，金属环中产生的感生电场是什么样的？ 与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的电场。而且电场线是闭合的。 楞次定律 注意：感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。 讲授新课 感生电场的应用——电子感应加速器 当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？ 真空室 i i 电子枪 真空室 B i感 F洛 F洛 F洛 F洛 v v v v F F F F E感 E感 E感 E感 v0=0 真空室 B i感 E感 E感 E感 E感 E感 i i 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： 磁场发生变化时，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。根据楞次定律，为产生顺时针方向的感生电场，磁场应由弱变强。即电磁铁线圈电流应该由小变大。 新课讲授 感生电场的特点： （1）感生电场位于与磁场垂直的平面上； （3）感应电场方向与感应电流的方向相同 （4）通过判断感应电流的方向的方法判断感生电场—楞次定律+右手螺旋定则。 E感 真空室 i感 B B感 增加 i 增大 增大 E感 B （2）感生电场的电场线是闭合的。 感生电场的应用——电子感应加速器 随堂练习 · · 例1、如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽，有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动，现加一竖直向上且磁感应强度均匀减小的磁场，则（　　） A.小球速度变大 B.小球速度先变小，后增大 C.小球速度不变 D.小球速度可能变大也可能变小 答案　B 新课讲授 涡流 水为什么会沸腾？ 镊子为什么会变红？ 新课讲授 涡流 B i i AC 线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。 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。磁场变化越快（越大）、导体的横截面积S越大、导体材料的电阻率越小，则形成的涡流就越大。 新课讲授 涡流的热效应 金属块中的涡流会产生热量。例如：电磁炉、真空冶炼炉 迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围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。 新课讲授 涡流的热效应 冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。 涡流冶炼的优点： 加热快、能耗少、易控温、无杂质 新课讲授 涡流的磁效应 金属探测器、安检门等 探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。 新课讲授 涡流的防止 涡流具有热效应，但在实际的生产和生活中，产热既浪费了能量，还可能损坏电器。 减小涡流 变压器的铁芯不是一整块金属，而是由很多层金属片叠加在一起组成的，且金属片与线圈所在平面垂直 铁芯由叠加的铁片代替，且每层铁片之间涂有绝缘漆，实现了相互绝缘，这样阻断了涡流的回路，大范围的涡流消失 新课讲授 涡流的防止 增大铁芯的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢。用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 随堂练习 1.下列关于涡流的说法正确的是（　　） A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C.涡流有热效应，但没有磁效应 D.在硅钢片中不能产生涡流 解析：A　 随堂练习 例2、光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线（如图中的虚线所示）。一个质量