2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（同步课件）-【上好课】2024-2025学年高二物理同步精品课堂（人教版2019选择性必修第二册）

sssss 主讲人：LWH 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 第2章 QQ:419561425 SZ-LWH 1 1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理。 2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用(重点)。 3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用(重难点)。 SZ-LWH 学习目标 Sz-lwh Qq:419561425 目 录 CONTENTS 电磁感应现象中的感生电场 01 涡流 02 电磁阻尼和电磁驱动 03 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 3 英勇的排雷战士在中越边界排雷： 回答两个问题： 1.视频中，士兵手中拿了什么仪器？ 2.该仪器运用了什么物理知识？ SZ-LWH 情境导入 Sz-lwh Qq:419561425 01 电磁感应现象中的感生电场 SZ-LWH 5 英国麦克斯韦认为磁场变化时会在周围空间激发一种电场——感生电场,闭合导体中的自由电荷在这种电场下做定向运动，产生感应电流. 麦克斯韦 SZ-LWH 一、电磁感应现象中的感生电场 Sz-lwh Qq:419561425 (1)定义:变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场). (3) 电场线:是闭合的曲线. 1、感生电场 (2)方向:就是感生电流的方向. 用楞次定律判断. 2、感生电动势：由感生电场产生的感应电动势. 感生电场对自由电荷的作用→非静电力 SZ-LWH 一、电磁感应现象中的感生电场 Sz-lwh Qq:419561425 3、电子感应加速器 柱形电磁铁产生磁场。磁场中安置一个环形真空管道。 当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感应电场。 射入其中的电子就受到感应电场的持续作用而被不断加速。 SZ-LWH 一、电磁感应现象中的感生电场 Sz-lwh Qq:419561425 4、电子感应灯 第四代照明灯具：寿命是白炽灯的100倍，节能比传统意义节能灯还节能一倍. 无电极、无灯丝、高光效、高显色、长寿命 SZ-LWH 一、电磁感应现象中的感生电场 Sz-lwh Qq:419561425 如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会发生定向移动，而产生感应电流。 (1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？ 答案　感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定。 (2)在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？ 答案　感生电场对自由电荷的作用力。 思考与讨论 SZ-LWH 一、电磁感应现象中的感生电场 Sz-lwh Qq:419561425 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场方向的关系，下列描述正确的是 A.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下 看应为顺时针方向 B.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下 看应为逆时针方向 C.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向 D.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向 例1 √ √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，图甲为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是 例2 A.真空室中产生的感生电场沿逆时针方向 B.通入电磁体线圈的电流在增强 C.电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力 D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 02 涡流 SZ-LWH 13 能播放音乐的铝片和铁碗 金属碗为什么可以播放音乐？播放一段时间后，用手触摸碗底，看有什么感觉？ SZ-LWH 二、涡流 Sz-lwh Qq:419561425 B E 1、产生：当磁场变化时，在磁场周围会产生感生电场，使导体中的自由电子定向移动产生感应电流，闭合的曲线像旋涡一样，我们把它叫涡电流。简称涡流。 SZ-LWH 二、涡流 Sz-lwh Qq:419561425 真空冶炼炉 2.涡流的热效应:涡流像其他电流一样，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，产生的热量很多。 高频焊接 电磁炉 SZ-LWH 二、涡流 Sz-lwh Qq:419561425 联系生活 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？ 提示：电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上变化极快的电流时，在线圈周围产生迅速变化的磁场，变化的磁场使锅底产生涡流，铁锅迅速发热。 SZ-LWH 二、涡流 Sz-lwh Qq:419561425 3.涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流。 金属探测仪 探雷器 安检门 SZ-LWH 二、涡流 Sz-lwh Qq:419561425 4、危害：线圈中流过变化的电流,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。 5、防止（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。 SZ-LWH 二、涡流 Sz-lwh Qq:419561425 (多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，它的工作原理是：在封口机工作时，套在瓶口上的封口头内的线圈有电流通过，致使靠近线圈(但与线圈绝缘)的铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在被封容器的瓶口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是 A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决 D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容 例3 √ √ 器 SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或 传导式加热，而是让热直接在锅底产生，因此 热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工 作原理的示意图，下列说法正确的是( ) A.电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好 B.电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用 D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 √ 例4 SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 03 电磁阻尼和电磁驱动 SZ-LWH 22 问题：为什么铝片通过磁铁时速度会减小？ SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 (1）概念：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，这种现象称为电磁阻尼。 1、电磁阻尼 v v 电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 （2） 应用 磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止到某位置，便于读数。 磁电式仪表 导体在磁场中运动 BIL SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 安培力  阻碍     线圈的运动 1.如图所示，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？ 思考与讨论 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 2.微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？ 微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。 （演示） 构成闭合回路，防止指针摆动。 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 拓展学习： 电磁阻尼摆 铝管中电磁阻尼 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 观察铝框的运动 如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动？ 演示实验： SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 2、电磁驱动 (1)概念：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。 （2）应用：交流感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 电磁驱动演示仪 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 (3)电磁阻尼与电磁驱动的理解 电磁阻尼 电磁驱动 不 同 点 成因 由导体在磁场中运动形成 由磁场运动形成 效果 安培力的方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力的方向与导体运动方向相同，为动力 能量转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能 相同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场的相对运动 SZ-LWH 三、电磁阻尼和电磁驱动 Sz-lwh Qq:419561425 思考与讨论 (1)如图甲所示，将两磁体在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁体很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁体能振动较长时间，如何解释这个现象？ 答案　图甲中下方放有闭合线圈的磁体振动时除了受空气阻力外，还受到线圈的磁场阻力，所以很快停下来。 (2)如图乙所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？ 答案　当蹄形磁体顺时针转动时，线圈也顺时针转动；当蹄形磁体逆时针转动时，线圈也逆时针转动。线圈内产生感应电流，线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。 SZ-LWH 一、电磁感应现象中的感生电场 Sz-lwh Qq:419561425 某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是 A.未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应 电动势 B.未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安 培力的作用 C.接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势 D.接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用 例5 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 如图所示，蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。从上向下看，当蹄形磁体逆时针转动时 A.线圈将逆时针转动，转速与磁体相同 B.线圈将逆时针转动，转速比磁体小 C.线圈将逆时针转动，转速比磁体大 D.线圈静止不动 例6 √ SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 (多选)如图所示，是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是 A.2是磁体，在1中产生涡流 B.1是磁体，在2中产生涡流 C.该装置的作用是使指针能够转动 D.该装置的作用是使指针能很快稳定下来 √ √ 例7 SZ-LWH 跟踪练习 Sz-lwh Qq:419561425 课堂小结 一. 电磁感应现象中的感生电场 二. 涡流 三.电磁阻尼与电磁驱动 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 谢谢各位的聆听！ QQ：419561425 SZ-LWH Sz-lwh Qq:419561425 38 星之所在 初音未来 Other 132264.0 Lavf55.33.100 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 $$