2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（课件）-2024-2025学年高二物理同步精讲练（人教版2019选择性必修第二册）

第一章：第3节 涡流、电磁阻尼 和电磁驱动 高中物理选择性必修第二册 制作：陈庆威 问题？ 00. 高中物理选择性必修第二册 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? 目录 CONTENT 高中物理选择性必修第二册 感生电场 涡流 电磁阻尼 电磁驱动 感生电场 第一部分 问题与思考 01. 高中物理选择性必修第二册 磁场变强 1.磁场变化使闭合电路中的导体产生感应电流，那么，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？是洛伦兹力还是静电力？ 产生顺时针方向的感应电流 2.难道是变化的磁场对电荷产生的作用力？变化的磁场是怎样产生对电荷的这个作用力的呢？ 麦克斯韦电磁理论 02. 高中物理选择性必修第二册 变化的 磁场 激发 感生 电场 力 自由电荷 形成 闭合 导体 感应 电流 （非静电力） 产生 感生电动势 认为 如果感应电动势是由感生电场产生的它也叫作感生电动势。 这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的。 问题与思考 03. 高中物理选择性必修第二册 塑料环 3.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？ 结论：感生电场是否存在只取决于有无磁场变化.与是否存在导体及是否存在闭合电路无关。 电子感应加速器 04. 高中物理选择性必修第二册 1.功能： 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。 2.结构： 如图，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。 高中物理选择性必修第二册 电子感应加速器的原理 05. 穿过真空室内磁场的方向 由图知电子沿什么方向运动 要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何 由感生电场引起的磁场方向如何 竖直向上 逆时针 顺时针 向下 原磁场在增强，即电流在增大。 涡 流 第二部分 涡流 01. 高中物理选择性必修第二册 1. 定义：线圈中的电流随时间变化时，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。 若金属电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。 2. 特点： 涡流的应用 02. 高中物理选择性必修第二册 1.涡流热效应：真空冶炼炉，高频焊接，电磁炉。 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。 高中物理选择性必修第二册 涡流的应用 03. 2.涡流磁效应：金属探测器、安检门等。 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。 涡流的危害与防止 04. 高中物理选择性必修第二册 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。 防止（减少涡流的途径，以变压器为例）： 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。 电磁阻尼 第三部分 思考与讨论 01. 高中物理选择性必修第二册 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？ 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。 电磁阻尼现象 02. 高中物理选择性必修第二册 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。 汽车的电磁制动 导体在磁场中运动 磁电式仪表 磁电式电流表 03. 高中物理选择性必修第二册 如图所示，磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。思考与讨论1：假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？ 分析：仪表工作时指针向右偏转即铝框在向右转动过程中，磁通量在增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流的方向 (从上往下看)是逆时针，即左边电流出来，右边进去。 ＋ I 高中物理选择性必修第二册 思考与讨论2：由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？ 分析：根据左手定则，安培力方向铝框左边受向下的安培力，而右边受向上的安培力，安培力阻碍阻碍铝框的转动。 ＋ I FA FA 磁电式电流表 04. 探究1：条形磁铁穿插螺线管 01. 高中物理选择性必修第二册 做一做 06. 高中物理选择性必修第二册 做一做：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如图所示，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？ 分析：接线柱连接前，晃动表壳，表针相对表盘摆动剧烈，并且不容易停止摆动，接线柱连接后，再次晃动表壳，表针相对表盘摆动轻微，并且容易停止摆动。 探究1：条形磁铁穿插螺线管 01. 高中物理选择性必修第二册 电磁驱动 第四部分 观察与思考 01. 高中物理选择性必修第二册 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？ 探究1：条形磁铁穿插螺线管 01. 高中物理选择性必修第二册 电磁驱动 03. 高中物理选择性必修第二册 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。 探究1：条形磁铁穿插螺线管 01. 高中物理选择性必修第二册 电磁驱动的应用 05. 高中物理选择性必修第二册 产生旋转磁场的装置 应用：交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动。就这样，电动机把电能转化成机械能。 电动机 电磁阻尼与电磁驱动 06. 高中物理选择性必修第二册 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 总结提升 第四部分 法拉第电磁感应定律 课堂小结 高中物理选择性必修第二册 电磁驱动 涡流 电磁阻尼 感生电场 电磁感应的应用 如果感应电动势是由感生电场产生的它也叫作感生电动势。 线圈中的电流随时间变化时，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。 例题1 例题精选 01. 【参考答案】B 高中物理选择性必修第二册 下列关于电磁现象的说法中，正确的是（　　） A．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成是为了增大涡流 B．搬运电流表时将正负接线柱用导线连在一起是利用了电磁阻尼的原理 C．机场用于安全检查的安全门能够检查出毒贩携带的毒品 D．摇动手柄使蹄形磁铁转动时，铝框会和磁铁同向转动且转得比磁铁快 例题2 例题精选 02. 【参考答案】C 高中物理选择性必修第二册 电磁炉（图甲）是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学依据电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图乙所示。在线圈上放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。 下列说法正确的是（　　） A．家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物 B．家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差 C．简易电磁炉工作时，利用自感产生的电流来加热水 D．仅增大简易电磁炉所接交流电源的频率，可以缩短从开始加热到水达到沸腾的时间 例题3 例题精选 03. 【参考答案】B 高中物理选择性必修第二册 如图所示，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（    ） A．阻尼器摆动时产生的涡流源于外部电源供电 B．阻尼器最终将机械能转化为内能 C．风速越大，导体板中磁通量变化率越小 D．阻尼器摆动时产生的涡流源于电流的磁效应现象 例题4 例题精选 04. 【参考答案】AB 高中物理选择性必修第二册 （多选）如图是电子感应加速器的示意图，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动上图为侧视图，下图为真空室的俯视图，电子从电子枪右端以一定的初速度逸出，沿逆时针方向运动则下列说法中正确的是（ ） A．若电磁铁线圈的电流大小变化时，真空室中会激发感生电场 B．若电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，增大电流电子会被加速 C．若电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，减小电流电子会被加速 D．若电磁铁线圈电流的方向与图示方向相反时，减小电流电子会被减速 THANKS cqw (c) - 无标题项目 Lavf58.29.100 Lavf58.12.100 Lavf58.20.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.63 Lavf58.12.100 $$