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

2024/12/18 1 物理组 人教版物理选择性必修二第2章《电磁感应》 第三节：涡流、电磁阻尼和电磁驱动 高二物理组 邱鹏 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 2 物理组 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 3 物理组 复习与回顾：哪部分相当于电源？ 部分导体切割磁感线 动生电动势 由导体运动引起的电动势： 导体棒AB相当于电源 洛伦兹力充当非静电力的角色 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 4 物理组 + G N S 线圈B相当于电源 什么力充当了非静电力的角色？ 山东省聊城市水城中学 I 如图所示，闭合导体环处于磁场越来越强的磁场中，环的半径为R，磁感应强度的变化率为△B/△t . - - - - - - - - B E感 B感 导体环中的感应电流的方向？ 导体中自由电子做怎样的定向移动？ 是什么作用使自由电子做定向移动？ 感生电场 由变化的磁场激发； 电场线呈闭合状，形同漩涡，叫涡旋电场； 涡旋面与磁场方向垂直； 与感应磁场方向满足右手螺旋。 山东省聊城市水城中学 如图所示，开口导体环处于磁场越来越强的磁场中，环的半径为R，磁感应强度的变化率为△B/△t . - - - - - - - + - 环中的自由电荷还会定向移动吗？将在哪一端聚集？哪一端相当于电源的正极？ 感生电动势大小的计算： 如果环有个小缺口而不闭合有感生电场吗？ E感 山东省聊城市水城中学 E感 一 一 一 一 一 一 一 一 一 B原 思考1：没有导体，有感生电场吗？导体有何作用？ 有感生电场，导体提供了自由电荷。 思考2：如果是塑料环，有感应电流吗？ 有感应电动势吗？有感生电场吗？ 无感应电流，无感应电动势，有感生电场。 山东省聊城市水城中学 (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： （1）定义：由感生电场产生的感应电动势。 （2）感生电动势大小： 感生电场对自由电荷的作用 非静电力 一.电磁感应现象中的感生电场 山东省聊城市水城中学 感生电场：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场) 感生电场 感生电场力 感生电动势 （非静电力） 山东省聊城市水城中学 感生电场和静电场的区别 静电场 E0 感生电场 Ek 起源 由静止电荷激发 由变化的磁场激发 电场线形状 电场线为非闭合曲线 电场线为闭合曲线 Ek 静电场为有源场 感生电场为无源场 共性：具有场物质形式的所有共性；均对电荷有力的作用，且场强定义相同；在导体中，感生电场可引起电荷的积累从而建立静电场。 山东省聊城市水城中学 应用实例：电子感应加速器 思考：当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子沿图示方向加速运动？（俯视图） 山东省聊城市水城中学 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？ 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 13 物理组 一.涡流 1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近导体内会产生涡旋状的感应电流，我们把它叫作涡电流，简称涡流。 2.特点： 根据焦耳定律，电流流过导体，导体会发热，整块导体由于电阻小，一般涡流很大，产生的热量也很大，甚至会使金属熔化。 山东省聊城市水城中学 涡流的应用——涡流的热效应 涡流 真空冶炼炉 高频焊接 电磁炉 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 15 物理组 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 16 物理组 涡流的应用——涡流的磁效应 磁通量发生变化 导体内部等效许多闭合电路 涡流 产生感应电动势 电流随时间变化 反作用于线圈使仪器报警 金属探测仪 安检门 地雷探测仪 门框 ~ 交流电 报警电路 线圈 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 17 物理组 涡流的热效应的危害与防止 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。 山东省聊城市水城中学 I F 阻碍下落 F F 阻碍转动 山东省聊城市水城中学 三、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，这种现象称为电磁阻尼。 铝框 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等 山东省聊城市水城中学 2024/12/18 20 物理组 取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同? 怎样解释这种差别? 为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起? 用导线把正负两个接线柱连在一起，构成一个闭合回路。这样如果它的指针摆动，就会在线圈中产生感应电流，接着出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断。 山东省聊城市水城中学 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? B N S N S B I F F 旋转U型磁铁时穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，使铝框受到安培力的作用，最终驱动铝框随磁场一起运动。 演 示 山东省聊城市水城中学 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。 应用：感应电动机。 四、电磁驱动 山东省聊城市水城中学 情景 对导体的作用 表现 原因 能量观 v F v F 导体在磁场中运动 磁铁相对导体运动 阻尼 驱动 阻碍相对运动 阻碍磁通量变化 电磁阻尼和电磁驱动 导体的机械能转化为电能 磁体的机械能转化为导体的机械能 随堂小结 山东省聊城市水城中学 Lavf58.20.100 无标题项目 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 无标题项目 无标题项目 $$