2.3 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 课件-2023-2024学年高二下学期物理教科版（2019）选择性必修第二册

涡流 电磁阻尼 电磁驱动 既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？ 涡流 （1）在感生电场中放入单匝线圈能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？ （2）在感生电场中放入金属圆盘能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？ 想一想 导体中自由电荷 感生电场力 感应电流 涡流 像漩涡一样 的闭合曲线 磁场增强 感生电场( 涡旋电场 ) 变化的磁场在周围空间激发的电场 1、定义:由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。 一.涡流 变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流。 2、本质：电磁感应。 涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流。即导体内部产生了涡流。 3、产生条件： （1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化 （2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路 （1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中 （2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动 4、产生涡流的两种情况： 5、说明： （1）涡流的特点 金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。 （2）能量转化 （1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中 磁场能→电能→内能 （2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动 机械能（克服安培力做功）→电能→内能 注意： (1)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。 涡流的热效应：金属块中的涡流要产生热量,如果金属的电阻率小，则 涡流很强，产生的热量也很多。 6、涡流热效应的应用 真空冶炼炉 电磁炉 高频焊接机 涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 7、涡流磁效应的应用 线圈 探雷器 金属探测仪 安检门 电动机、变压器线圈中流过变化的电流时，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。 8、涡流的危害 减少涡流的途径 （1）增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢 （2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯 9、防止（减少涡流的途径）： 例1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层 例2、如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是(　　) A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，工件电流相同，即电阻大，温度高，放热多 电磁阻尼和电磁制动 思考：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？ F 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。 1、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，这种现象叫作电磁阻尼。 二.电磁阻尼 想一想： 三个铝片有什么区别？为什么电磁阻尼效果不一样呢？ 如果阻尼摆上有很多隔槽，会使感应电流大大减弱，从而使电磁阻尼的效果不明显。 思考与讨论: (1)为什么磁电式电流表用铝框做线圈骨架？ (2)微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？ 因内部有磁体，有线圈。把接线柱连在一起，线圈在摆动的时候就产生感应电流，这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，使指针迅速停止摆动，保护游丝，指针。 磁悬浮列车的速度最高可达603km/h，那它如何停下呢？ 1、概念: 电动列车在要进行制动时,电动机与电源断开,并把电动机的线