2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件-2024-2025学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册

§2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 第二章 电磁感应 高中物理(人教版2019)选择性必修第二册 衢州市乐成寄宿中学 胡为富 隔空取电 2 电磁炉的内部结构 变化的磁场为什么能使自由电荷发生定向移动呢？ 1.电磁炉线圈中电流是变化的还是恒定的？电流的磁场是变化的还是恒定的？ 2.导线中为什么产生了电流？ 3.电流的实质是什么？ 变化的，会产生变化的磁场 磁场变化，产生了感应电流 电荷的定向移动 一、电磁感应中的感应电场： （英）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 闭合导体的自由电荷在感生电场的电场力下做定向移动 产生感应电流（感应电动势） 正电荷定向移动的方向 正电荷所受感生电场作用力方向 感生电场方向 感应电流的方向：顺时针 正电荷所受感生电场作用力的方向：顺时针 感生电场的方向：顺时针 感生电场方向与感应电流的方向相同，可以用楞次定律来判断方向 穿过真空室内磁场的方向？ 由图知电子沿什么方向运动？（俯视图） 要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何？ 要产生这样的感生电场原来的磁场如何变化？ 竖直向上 逆时针 顺时针 原磁场在增大 即电流在增大。 感生电场应用实例---电子感应加速器 1. 涡流的定义 线圈中的电流随时间变化时，磁场随即变化，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。 二、涡流 若金属的电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。 2. 涡流的应用 （1）涡流热效应：电磁炉，真空冶炼炉 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。 3.防止涡流的产生 3 电动机、变压器等设备中为防止铁芯中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。（常用硅钢） （2）途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 2 (1)金属探测器、安检门 4. 涡流的磁效应的应用 2 (2)涡流的磁效应：探雷器 2. 涡流的磁效应的应用 探雷器：简易结构图 2 无线充电技术 3. 涡流的其他应用 2 三.电磁阻尼 2 1.电磁阻尼现象：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。 导体的机械能转化为电能 三.电磁阻尼 2 2应用： 运输磁电式仪表接通两接线 电磁制动 四.电磁驱动 1.电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。 磁场能转化为电能和导体的机械能 四.电磁驱动 四 电磁驱动的应用 连接到三相电源时能产生旋转的磁场 交流感应电动机 电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系 电磁阻尼 电磁驱动 区 别 安培力方向 本质联系 由于导体相对磁场运动 安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 由于磁场相对于导体运动 导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动 都属于电磁感应现象， 安培力的作用效果是阻碍导体与磁场间发生相对运动 产生电流的原因 课堂小结： 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 电磁感应现象中的感生电场 电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系 定义、特点、方向判断 感生电动势 电子感应加速器 涡流 由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流 实质、特点、应用 危害及减小涡流的途径 课后习题 1.有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触（图2.3-13），铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。 2.如图2.3-14所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。 课后习题 课后习题 3.在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置（图2.3-15甲），把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由下落1m左右的时间不会超过0.5s，但把小圆柱从上端放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小圆柱在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管（图2.3-15乙），圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么？ 课后习题 4.人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？ 课后习题 5.如图2.3-16所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同。 谢谢大家的聆听 Lavf58.46.101 Lavf58.29.100 $$