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 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？ B变 E 麦克斯韦 变化的的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫感生电场，这种电场对电荷会产生力的作用。 感生电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场 —— 楞次定律+右手螺旋定则。 感生电场应用实例 --电子感应加速器 原理：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。 涡流 一、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。 二、涡流热效应：真空冶炼炉、电磁炉 三、涡流的磁效应 线圈中有变化着的电流。如果遇到金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流。 7 四、涡流的危害和防止 1.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。 2.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。 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作用，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。 电磁阻尼 电磁驱动 当磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。 电动机 电磁驱动 1.（多选题）由于方向竖直向上的磁场的磁感应强度B变化，产生了如图所示的感生电场，下列说法中正确的是( ) A. 若磁场周围有一个水平的金属线圈，则线圈 中电流方向与图中电场线的方向相反 B. 若磁场周围有一个水平的金属线圈，则线圈 中电流方向与图中电场线的方向相同 C. 磁感应强度一定在增大 D. 磁感应强度一定在减小 BC 2.（多选）电子感应加速器的基本原理如图，图中上部分为侧视图、下部分为俯视图，上部分的上、下为两个电磁铁，电磁铁线圈中电流的大小、方向可以调节。电磁铁在两极间产生的磁场的磁感应强度大小B1随时间t均匀增大，且(k为常量)。变化的磁场在真空室内激发出感生电场，其电场线是在同一平面内的一系列同心圆，产生的感生电场使电子加速，另外在真空室范围内有方向垂直纸面、磁感应强度大小随时间变化的“轨道约束”磁场B2，恰能使电子在两圆之间贴近内圆在“轨道约束”磁场B2中做半径为R的圆周运动。若电子沿顺时针方向运动，则下列说法正确的是( ) A. 通入电磁铁线圈中的电流方向与图示方向相反 B.“轨道约束”磁场B2电子轨道的方向为垂直纸面向外 C. 电子轨道上感生电场的场强为kR D. 电子运行一周动能的增加量为ekπR2 ACD 3.如图所示是车站、机场等场所用于安全检查的安检门，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警。下列关于安检门的说法正确的是( ) A. 安检门能检查出毒贩携带的毒品 B. 安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 C. 安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理 D. 如果“门框”的线圈中通上恒定电流°，安检门也能正常工作 B 4.教材习题改编（多选）如图所示，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，仍将磁铁托起到同一高度后放开，则下列说法正确的是( ) A. 放闭合线圈后，磁铁会更快地停下来 B. 磁铁、弹簧、地球组成的系统机械能守恒 C. 弹簧和磁铁减少的机械能转化为闭合线圈的电能 D. 磁铁在运动过程中一直受到向上的安培力的阻碍作用 AC 5.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，该刹车装置的原理图(从后朝前看)如图所示，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片从强力磁铁间穿过，车很快停下来，关于该装置刹车原 理，下列判断正确的是( ) A. 利用铜片与强力磁铁的摩擦刹车 B. 利用铜片被磁化成磁体与强力磁铁作用刹车 C. 利用铜片中涡流的磁场与强力磁铁作用刹车 D. 利用铜片中涡流的磁场对涡流的安培力阻碍过山车运动刹车 C 6.教材习题改编(多选)如图所示，在水平绝缘桌面上放置一个金属圆环,圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。条形磁铁沿水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向的驱动力，关于这个现象，下列说法正确的是（ ） A. 驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同 B. 驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相反 C. 金属圆环中会产生逆时针方向的感应电流(俯视) D. 金属圆环中会产生顺时针方向的感应电流(俯视) AC 7.零刻度在表盘正中间的电流计，非常灵敏，通入电流后，线圈所受安培力和螺旋弹簧的弹力作用达到平衡时，指针在示数附近的摆动很难停下，使读数变得困难。在指针转轴上装上扇形铝框或扇形铝板，在合适区域加上磁场，可以解决此困难。下列方案合理的是( ) D 8.2021年9月3日，聂海胜示范了太空踩单车，如图甲所示。太空单车是利用电磁阻尼的一种体育锻炼器材，其原理如图乙所示。在铜质轮子的外侧有一些磁铁(与轮子不接触)，在健身时带动轮子转动，磁铁会对轮子产生阻碍，磁铁与轮子间的距离可以改变。下列说法正确的是( ) A. 轮子受到的阻力大小与其材料电阻率无关 B. 若轮子用绝缘材料替换，也能保证相同的效果 C. 磁铁与轮子间距离不变时，轮子转速越大， 受到的阻力越小 D. 轮子转速不变时，磁铁与轮子间距离越小，受到的阻力越大 D Lavf60.3.100 Lavf60.3.100 Lavf60.3.100 $$