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

nullnullnullnullnullnull大家看这个磁铁，如果在金属管理下去的话，它会速度很慢，为什么呢？因为它产生了涡流，有了蜗牛以后它就有磁场，吃和吃的相互作用它就慢了。四个不同的管子它的速度是不一样的。铝管是比较快，这个不锈钢管更快，看这个直通款最慢。为什么？因为它的电阻不一样，电阻越小，它的涡流越大，产生的磁场越大，就是越快了。那么现在研究到底是这样走的，还是这样子，怎么来证明呢？就是我们用这两根管子，你看这根管子，我们就发现很快这个管子就很比较慢了。什么道理？因为涡流是这么走的，它这个受的损失小，它破坏了只能分四个小小蜗牛了，他就所以就快了。 null2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教师： 日期： 月 日 物理雾里悟理 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? 新课导入 物理雾里悟理 隔空点灯实验 新课导入 物理雾里悟理 站立式讨论1：在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？ 磁场 变化 激发 感生 电场 力 导体中 自由电荷 形成 感应 电流 （对比）静止电荷 激发 静电场 感生电动势 （非静电力） 产生 导体 闭合 麦克斯韦的解释 一、电磁感应现象中的感应电场 1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是电荷产生的，我们把它叫作感生电场。 2.感生电动势：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也作感生电动势。 物理雾里悟理 B 感生电场：变化的磁场的周围产生一种电场线是闭合曲线的电场（无源场）。 感生电动势的产生原因： 感生电场的电场力对电荷做功。 一、电磁感应现象中的感应电场 举例：磁场变强 站立式讨论2：如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？ 结论：感应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。 电子枪 真空室 B i感 F洛 F洛 F洛 F洛 v v v v F F F F E感 E感 E感 E感 v0=0 真空室 B i感 E感 E感 E感 E感 E感 感生电场应用实例---电子感应加速器 物理雾里悟理 举例：磁场变强 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。 如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？ 变成方盘呢？ 如果导体用整块铁代替，如图所示，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状如何？ 二、涡流 水为什么会沸腾？ 你知道涡流应用在那些方面，哪些方面我们又应该防止涡流的影响 物理雾里悟理 1、电磁炉：通过往炉盘下的线圈中通入交流电，使炉盘上的金属中产生涡流，从而产生热量，加热食物。 二、涡流的应用一：涡流的热效应 I B B I’ I’ 2、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。利用涡流冶炼金属的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。 抽真空 物理雾里悟理 3、高频焊接：线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，焊缝处电阻很大，感应电流通过焊缝处会产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起。 例：如图所示是高频焊接原理示意图。线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( 　 　) A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大 AD 二、涡流的应用一：涡流的热效应 物理雾里悟理 金属探测器：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 二、涡流的应用二：涡流的磁效应 金属检测仪、安检门可以探测人身携带的金属物品，道理是一样的。（涡流） 报警器 变化电流 物理雾里悟理 9 怎样减少涡流损耗？ 交变电流 交变电流 1、危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流: 2、防止： ①使铁芯发热， ②浪费了能量， ③还可能损坏电器。 二、涡流的危害和防止 整块铁心 彼此绝缘的薄片 1、增大铁芯的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢。 2、用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 物理雾里悟理 你能行！！ 1、变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠加而成的,而不是采用一整块硅钢,这是为了(　　) A.增大涡流,提高变压器的效率 B.减小涡流,提高变压器的效率 C.增大铁芯的电阻,以产生更多的热量 D.增大铁芯的电阻,以减小发热量 答案:BD 解析:涡流能使导体发热。变压器的铁芯用相互绝缘的薄片叠加而成,是为了增大铁芯的电阻,以减小涡流,从而减少能量损耗,提高变压器的效率。 物理雾里悟理 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? 磁电式仪表的线圈常常用铝框骨架、把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。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?由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培カ。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? 铝框 F安 （阻碍导体的运动） ＋ I F安 F安 （阻碍铝框的转动） I 三、电磁阻尼和电磁驱动 常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，防止打弯指针。 物理雾里悟理 站立式讨论：微安表的表头（灵敏电流计）在运输时为何把两个接线柱连在一起？ 三、电磁阻尼和电磁驱动 灵敏电流计的指针太过灵活，很容易在运输时由于摆动而折断。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。 物理雾里悟理 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。 B N S N S B I F F 三、电磁阻尼和电磁驱动 物理雾里悟理 磁悬浮的基本原理很简单，就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，让磁铁对抗地心引力，让车辆悬浮起来（一般情况下不超过1厘米），然后利用电磁驱动力引导，推动列车前行。 1.磁悬浮列车 三、电磁阻尼和电磁驱动 2.交流感应电动机 连接到三相电源时能产生旋转的磁场 一种交流感应电动机的结构 物理雾里悟理 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 v F v F 电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系 物理雾里悟理 2、扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是(　　) A 你能行！！ 物理雾里悟理 课堂总结 涡流 电磁感应现象中的感生电场 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 电磁阻尼 电磁驱动 物理雾里悟理 Lavf58.12.100 Lavf58.12.100 无标题项目 无标题项目 $$nullnullnullnullnullnullnullnull这是感应电动机模拟装置，转动蹄形磁铁，闭合的铝框随之转动。将闭合的铝框换为开口的铝框，再转动梯形磁铁，开口的铝框不随之转动。 这是感应电动机模拟装置，转动蹄形磁铁，闭合的铝框随之转动。将闭合的铝框换为开口的铝框，再转动梯形磁铁，开口的铝框不随之转动。 nullnullI get out of beautiful. 哇，这。 这是小磁铁发光二极管。纽扣电池。这是有机玻璃管。小磁体从上方释放。有机玻璃管套有若干个铝环。小磁铁从管口释放。在暗示的环境下，我们再观察一遍。这是通体的铝管，上面开有小孔。小磁铁从上方释放。在二次的环境下，我们再观察一遍。 null一个线圈通上12伏的电，竟然可以把金属加热到800度，但是对人却不起任何作用，这就是电涡流现象。线圈通入交变电流产生了交变的磁场，闭合电路中的磁通量在不断的发生改变，产生的电流就像一圈一圈的旋涡。导体的电阻率小则涡流很强，焦耳热效应产生的热量就很大。电磁炉就是利用了涡流原理，实现了加热涡流效应，现在广泛应用于金属热处理、海底管道铺设、天然气管焊接等方面。 机模拟装置转动，蹄形磁铁闭合的铝框随之转动。将闭合的铝框换为开口的铝框，再转动梯形磁铁，开口的铝框不随之转动。