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

第3节 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 引入新课 类平抛运动 匀速圆周运动 金属探测仪为什么能探测金属物质？ 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? 1.沿图示方向的磁场增加时： ⑴在线圈内产生感应电流的方向如何？ ⑵电流是自由电荷定向移动产生的，自由电荷定向移动的原因是什么？ (3)谁扮演了非静电力的角色？ E B 一、电磁感应现象中的感生电场 类平抛运动 匀速圆周运动 1.感生电场： 由于磁场变化而产生的电场叫感生电场。 由感生电场产生的感应电动势叫作感生电动势。 2.感生电场特点： ⑴变化的磁场周围产生电场，与闭合电路是否存在无关。 ⑵感生电场是电场的一种形式，是客观存在的一种物质。 ⑶感生电场是涡旋场，电场线闭合，静电场电场线不闭合。 ⑷感生电场可以对带电粒子做功，使其加速或偏转。 3.感生电场方向判断： 楞次定律 ——感应电流的方向，就是感应电场的方向。 磁场 变化 激发 感生 电场 力 导体中 自由电荷 形成 感应电流 感生电动势 （非静电力） 产生 导体 闭合 麦克斯韦的解释 静电场和感生电场的区别 ①感生电场方向是顺时针还是逆时针？ ②原磁场应该由强变弱还是由弱变强？ ③电磁铁线圈中的电流应该由小变大还是由大变小？ 顺 一、电磁感应现象中的感生电场 类平抛运动 匀速圆周运动 4.感生电场应用实例---电子感应加速器 ⑴作用:应用感生电场来加速电子。 ⑵结构： 环形真空管道——电子运行的轨道； ⑶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力而不断加速。 柱形电磁铁——产生变化的磁场； 弱到强 小到大 观察与思考 水为什么会沸腾？ 镊子为什么会变红？ 二、涡流 类平抛运动 匀速圆周运动 1.定义： 根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。 如果导体用整块铁代替，电流变化时，铁块中有感应电流，它的形状像水中旋涡样——涡流 二、涡流 类平抛运动 匀速圆周运动 2.特点： 热效应、磁效应 3.应用： ⑴涡流热效应：真空冶炼炉，电磁炉、高频焊接。 电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。 二、涡流 类平抛运动 匀速圆周运动 2.特点： 热效应、磁效应 3.应用： ⑴涡流热效应：真空冶炼炉，电磁炉、高频焊接。 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。 二、涡流 类平抛运动 匀速圆周运动 2.特点： 热效应、磁效应 3.应用： ⑵涡流磁效应：金属探测器，探雷器，安检门。 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。 二、涡流 类平抛运动 匀速圆周运动 4.涡流的危害与防止 （1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流: ①使铁芯发热， ②浪费了能量， ③还可能损坏电器。 （2）防止： 怎样减少涡流损耗？ 途径一：增大铁芯电阻率。 途径二：相互绝缘的硅钢片叠成铁芯代替整块硅钢。 2.如图所示，一个单匝线圈落入磁场中， (1)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。 (2)安培力对线圈的运动有什么影响？ 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动。 三、电磁阻尼 类平抛运动 匀速圆周运动 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——电磁阻尼。 2.电磁阻尼的应用 阻尼摆、磁电式仪表、电气机车的电磁制动等 讨论 问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？ （1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？ 由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从前向后看产生的感应电流为逆时针方向。 （2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？ 有左手定则知，此时铝框中受到的安培力与运动方向相反。 讨论 问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？ （3）安培力对铝框的转动产生什么影响？ 起到了阻尼作用 （4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？ 常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动