2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 导学案-2023-2024学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

物理选必二 第二章 电磁感应 自学探究学案 学习内容：2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 主备: 闲云 时间 ： 月 日 班 级 姓名 教学目标-科学素养 物理观念：了解涡流现象，以及电磁阻尼、驱动的原理 科学思维：引导学生通过分析感应电流方向，去推断感应电场的方向，培养学生分析推理的思维能力。 科学探究: 通过实例，引导学生探究电磁驱动、阻尼两种现象的相同点和不同点。 科学态度与价值观：通过讲解生活中的事例，让学生体验物理源于生活，培养学生探究科学的兴趣。 自主学习（认真阅读课本，独立思考，相信你一定行﹗） 一、电磁感应现象中的感生电场 1．感生电场 麦克斯韦认为：磁场变化时会在周围空间激发一种电场 ，这种电场与 场不同，这种电场叫作 ． 思考：如图甲所示，导体线圈放在磁场中，磁场增强或减弱，线圈中 有感应电流，为何线圈中有感应电流？我们会讲，因为线圈 中磁通量发生了变化。其实线圈中磁通量发生变化只是一种 表象，实质是线圈中的电荷受到了电场力的作用，在电场力 的作用下，电荷沿着导线定向运动形成电流。哪来的电场？ 。 （1）变化的 周围产生感生电场，与闭合电路是否存在 关。 （2）感生电场可用电场线形象描述。感生电场是一种涡旋电场，电场 线是闭合的，而静电场的电场线是从正电荷出发，终止于 或 ，是不闭合的。如右图所示。 合作探究：如图甲所示，（假设线圈中的自由电荷为正电荷）假若磁场增强，线圈 中的电流方向是 （顺时针或逆时针），涡旋电场的绕向是 （顺时针或逆时针）; 假若磁场减弱，线圈 中的电流方向是 （顺时针或逆时针），涡旋电场的绕向是 （顺时针或逆时针）。 （3）感生电场的绕向：根据 用右手螺旋定则判断，既与用楞次定律判断出的感应电流的方向是一致的。感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝ 计算。 2．感生电动势： （1）感生电动势：磁场变化时会在周围空间产生感应电场，如果此刻空间存在导体，就会在导体中产生了感应电动势，也叫作 。 （2）感生电动势对应的非静电力 感生电动势对应的非静电力就是涡旋电场对电荷的电场力。 强调：涡旋电场对电荷的电场力是非静电力，其做功与路径 关。 3．电子感应加速器 电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备，它 的基本原理如图所示，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。电磁铁线圈 电流的大小、方向可以变化，产生的感应电场使电子加速。 上图为侧视图，下图为真空室的俯视图。如果从上向下 看，电子沿逆时针方向运动，那么当电磁铁线圈电流的方向与 图示方向一致时，电流的大小应该 （增大或减小）才能 使电子加速。 如果电流的方向与图示方向相反，为使电子加 速，电流应？ （增大或减小）。 二、涡流 思考：如图所示，给四个螺线管通入交变电流 A图螺线管下方放一个导体线圈，线圈中有没有感应电流？ 。 B图螺线管下方放两个导体线圈，每个线圈中有没有感应电流？ 。 C图螺线管下方放多个导体线圈，每个线圈中有没有感应电流？ 。 D图螺线管下方放一块导体板，导体板上有没有感应电流？ 。如果有， 电流是怎么分布的？ 。 （提示：导体板可看成是由许多导线环拼接而成） 导体板上分布着一环一环的环形电流，如右图像旋涡一样。 （1）．涡流定义：穿过导体板或导体块中的磁场发生变化时， 在导体板或导体块中发生一环一环的感应电流，这种电流看起 来像水中的旋涡， 把这种电流叫做涡电流，简称涡流。如图E. （2）．对涡流的理解 ①本质：电磁感应现象。 ②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。 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。 （3）．涡流的应用 ①涡流热效应的应用，如真空冶炼炉、高频焊接、电磁炉等。 ②涡流磁效应的应用，如探雷器、金属探测器等。 （4）．涡流的防止：电动机、变压器等设备中应防止涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 ①途径一：增大铁芯材料的电阻率。 ②途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代表