2.3 涡流　电磁阻尼　电磁驱动 课件-2025-2026学年高二下学期物理教科版选择性必修第二册

第二章 电磁感应及其应用 3　涡流　电磁阻尼电磁驱动 High school physics 理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用。 02 理解涡流的产生原理，了解涡流现象在生产和生活中的应用及防止。 01 重点 重难点 感应电流产生的条件是什么? 条形磁铁插入（或穿出）线圈 A线圈电流变化 闭合电路部分导体切割磁感线 ①闭合电路、②磁通量发生变化 知识回顾 英勇的排雷战士在中越边界排雷 视频中，士兵手中拿了什么仪器？2.该仪器运用了什么物理知识？ 情境导入 01 涡 流 铜环 铜管 铜柱 i 1.铜环、铜管、铜柱上会产生感应电流吗？ S N i 讨论交流 当磁铁插入铜环时，穿过铜环的磁通量发生了变化，铜环中将产生沿着铜环逆时针(俯视)的环形感应电流。 铜环 S N 讨论交流 铜管 铜管可以看做多个铜环叠加而成 i 铜管的横截面是圆环，因此，铜管可以看成由许多圆环组成。绕在管外的线圈通上交流电以后，穿过每个圆环的磁通量都发生了变化，都产生了环形感应电流，这样整个铜管内部都有环形感应电流存在。 讨论交流 铜柱 铜柱可以看做多个铜片叠加而成 i 铜柱又可以看成由许多半径逐渐变化的铜管组成，每个铜管都能产生感应电流，因此整个圆柱都有沿着同一方向环绕的环形电流。 讨论交流 2.以上现象中，感应电流形成的根本原因是什么？ 答案　感应电流的形成是因为环中有感应电场，导体中的自由电荷在感应电场作用下做定向运动产生感应电流。 若将金属环等去掉，空间仍有变化的磁场，变化的磁场仍会产生感应电场，只是空间没有导体，无法形成感应电流。 讨论交流 1.涡流：由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的漩涡，因此叫作涡电流，简称涡流。 B i i AC 要点归纳 2.涡流现象的应用 (1)涡流的热效应：如高频感应炉、电磁炉等。 要点归纳 电磁炉 要点归纳 (2)涡流的磁效应：如金属探测器、安检门等。 涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 要点归纳 探雷器 拓展知识 3.涡流现象的防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 变压器的铁芯不是一整块金属 要点归纳 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二：铁芯用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合成。 交变电流 交变电流 整块铁芯 彼此绝缘的薄片 要点归纳 镊子为什么会变红? 观察与思考 1.(多选)(2023·内江威远中学高二期中)如图是公路上安装的一种测速“电子眼”。在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设两个通电线圈，当车辆通过线圈上方的道路时，会引起线圈中电流的变化，系统根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，对超速车辆 进行抓拍。下列判断正确的是 A.汽车经过线圈会产生感应电流 B.线圈中的电流是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的 C.“电子眼”测量的是汽车经过第二个线圈的瞬时速率 D.如果某个线圈出现故障，没有电流，“电子眼”就无法正常工作 √ √ 例题 在“电子眼”前方路面下间隔一段距离埋设的是“通电线圈”，汽车上大部分是金属，当汽车通过线圈时，汽车金属中会产生感应电流，故A正确；线圈本身就是通电线圈，线圈中的电流并不是由于汽车通过线圈时发生电磁感应引起的，汽车通过时产生的电磁感应现象只是引起线圈中电流发生变化，故B错误；“电子眼”是根据两次电流变化的时间及线圈之间的距离，算出汽车通过两个线圈的平均速度，故C错误；如果某个线圈出现故障，没有电流，就会无计时起点或终点，无法计时，“电子眼”就无法正常工作，故D正确。 02 电磁阻尼和电磁制动 如图所示，将两磁体在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁体很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁体能振动较长时间，如何解释这个现象？ 答案　图中下方放有闭合线圈的磁体振动时除了受空气阻力外，还受到线圈的感应电流产生的磁场的安培力充当阻力，所以很快停下来。 讨论交流 1.电磁阻尼 当闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线的运动时，导体中会产生感应电流。 v 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫作电磁阻尼。 要点归纳 电磁阻尼摆 铝管中电磁阻尼 拓展知识 2.电磁制动 电磁制动，与电磁阻尼本质上是相同的，即在要进行制动时，电动机与电源断开，并把电动机的线圈与制动电路连接成闭合回路，列车前进时带动电动机线圈转动，而产生感应电流，磁场对它的安培力起着制动的作用，列车前进的动能转化为电能，不但减少了机械磨损，而且还可以用这部分能量给蓄电池充电。 要点归纳 某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。你能解释其中的原因吗？ 答案　电流表正负接线柱短接后与线圈组成闭合电路，由于指针和线圈是固定在一起的，所以指针摆动时会带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，在线圈中产生感应电流，而感应电流会使线圈受到安培力从而阻碍线圈转动，从而有效减轻了指针的摆动。 讨论交流 2.(2024·雅安市高二期中)灵敏电流计的零刻度位于刻度盘中央，为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学设计利用“电磁阻尼”来实现这一目的。他们设计了 如图所示的甲、乙两种方案，甲方案和乙方案 中的相同磁场均位于零刻度线下方，甲方案在 指针转轴上装上扇形铝板，乙方案在指针转轴 上装上扇形铝框，下列说法正确的是 A.因为铝框较铝板质量小，所以乙方案比甲方案更加合理 B.乙方案中，铝框小幅度摆动时一定会产生感应电流 C.甲方案中，即使铝板摆动幅度很小，铝板中也能产生涡流 D.因为穿过铝框的磁通量更大，所以乙方案更合理 √ 例题 甲方案中，铝板摆动时，扇形铝板的半径切割磁感线，即使铝板摆动幅度很小，在铝板内也能形成涡流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来；乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此甲方案更合理，C正确，A、B、D错误。 03 电磁驱动 (1)如图所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？ 答案　当蹄形磁体顺时针转动时，线圈也顺时针转动；当蹄形磁体逆时针转动时，线圈也逆时针转动。 观察与思考 (1)使线圈转动起来的动力是什么？ I 答案：感应电流使线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。 观察与思考 (2)线圈转动速度比磁体转动速度快还是慢？ 线圈转动速度比磁体慢； 观察与思考 答案　当磁体停止转动后，线圈由于惯性会继续转动，转动过程中仍能产生感应电流，线圈受到安培力的阻碍，所以线圈会减速直到停止运动。 (2)磁体停止转动后，线圈如何运动？ 核心知识 3.如图甲所示是一个“简易电动机”，一节5号干电池的正极向上，一块圆柱形强磁体吸附在电池的负极，将一段裸铜导线弯成图中所示形状的线框，线框上端的弯折位置与正极良好接触，下面弯曲的两端与磁体表面保持良好接触，放手后线框就会转动起来。该“简易电动机”的原理图如图乙所示，关于该“简易电动机”，下列说法正确的是 A.线框①、②两部分导线电阻在电路中是串联关系 B.从上往下看，该“简易电动机”顺时针旋转 C.其工作原理是导线切割磁感线产生感应电流 从而使导线框受到安培力而转动 D.电池消耗的电能全部转化为线框的动能 √ 例题 线框①、②两部分导线电阻在电路中是并联关系，故A错误； 线框的上下两条边是受到安培力的作用而发生转动的，根据左手定则可以判断从上往下看，线框将做顺时针旋转，故B正确； 电动机的工作原理是通电导线在磁场中受安培力的作用，故C错误； 电池消耗的电能一部分转化为线框发热产生的内能，一部分转化为线框的动能，故D错误。 电磁阻尼与电磁驱动的比较   电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力方向与导体运动方向相同，为动力 能量转化 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 共同点 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间的相对运动 总结提升 本质 产生 涡流 块状金属处在变化的磁场中 利用防止 电磁阻尼 电磁驱动 电磁感应 涡流电流 现象 热效应 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! 无标题项目 Lavf58.28.100 Lavf56.15.102 Lavf58.29.100 Lavf58.29.100 Lavf58.9.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.3.63 $