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

第三节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 第二章 电磁感应 1 学习目标 1 新课讲解 3 新课导入 2 经典例题 4 课堂练习 5 本课小结 6 目录 2 学习目标 1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因，会判断感生电动势的方向。 2.知道涡流是如何产生的，知道涡流对我们有不利和有利两方面的影响，以及如何利用和防止涡流。 3.理解电磁阻尼和电磁驱动。 3 新课导入 两种炉具的工作原理一样吗？若不一样的话，两种炉具分别是怎样使锅具发热的呢？ 思考 燃气燃烧→锅具 热传递 没有燃料燃烧产生热量，那么锅具为什么会发热呢？ 4 新课导入 在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作的时候，它的炉盘表面并不发热，但在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热，你知道这是为什么吗？ 电磁感应→感生电流→电流的热效应 5 新课导入 思考：电磁炉产生变化的磁场，使穿过铁锅（导体）的磁场发生变化，在铁锅（导体回路）中产生了感应电流，从而感应电流的热效应实现了铁锅发热，那么是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢？ 涡流 电荷的定向移动形成电流 →铁锅中电流的产生 →铁锅中的电荷受到了电场力的作用 _____ 6 詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（James Clerk Maxwell），英国著名物理学家、数学家。除了奠定电磁理论、开创经典电动力学之外，他还是统计物理学的奠基人之一。 新课讲解 因为公式太复杂，人们更多地选择记住了牛顿和爱因斯坦 与牛爵爷、爱神平起平坐的麦克斯韦 形成 电流 形成 静电 电荷 激发 静电场 电场力 自由电荷 认为 变化的磁场 感生电场 电场力 自由电荷 激发 7 感生电场：由于磁场的变化而激发的电场 感生电动势：由感生电场产生的感应电动势 感生电场的方向应该如何判断？ 思考 B E 8 安培定则：右手握住通电螺线管，四指指向电流方向，大拇指所指一端为通电螺线管的N极 如图所示，当磁感应强度B增强时， 楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化 ↑ 闭合 回路 E 由楞次定律可知回路中感应电流产生的磁场方向向下，由安培定则可判断出电流方向为顺时针方向（俯视）。B减弱呢？ B 9 静电场和感生电场的区别有什么？ 由静止的电荷产生 由变化的磁场在周围空间激发 由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合 感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的 正电荷受力的方向 楞次定律＋右手螺旋定则 小结 10 电场对电荷做功不同 拓展 对电荷做功不同：电荷在静电场中沿闭合路径移动一周时，电场力所做的功为零，即静电力做功与路径无关；而电荷在感生电场中沿着闭合路径移动一周时，电场力所做的功不为零，即感生电场中的电场力做功与路径有关. 求试探电荷+q沿圆周AB从A点移动到B点时电场力所做的功 A B W=F|AB|-F|BA|=0 E 静电场 B E 感生电场 W=F|AB|+F|BA| B A 11 感应电动势的应用 应用 电子感应加速器 电子感应加速器 平衡车 12 现将线圈与高频交流电源连接，几分钟后，让同学摸摸铁板，并说出感受 实验探究：涡流 实验装置：一个线圈和一块铁板，铁板位于线圈正下方。 如图所示 13 发现：铁板变热了。 实验探究：涡流 说明了什么？试着讨论一下。 线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大（变小），则磁场变强（变弱），根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。 看作 电流在导体的电阻中流动时，就会产生电热这就是涡流的热效应 感生电场 导体 许多闭合线圈 感生电动势 涡旋状的感应电流 14 涡流 小结 导体附近的线圈中的电流随时间变化 发生改变 穿过导体的磁通量 导体内产生感应电流 涡流的热效应 (1)导体内产生的感应电流看起来像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 (2)由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热。 为什么要在变压器中间插入铁芯？ 思考 15 应用 冶炼炉 电磁炉 金属探测器 高频焊接 安检门 16 涡流的防止 为什么变压器的铁芯是用薄片叠合而成的？ 涡流的防止：（1）增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率较大。（2）用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯 铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流