内容正文:
第二章 电磁感应定律
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
高中物理-人教版
高中物理(人教版2019)选择性必修第二册
1
学习目标
物理观念:理解涡流成因,会用能量观念解释涡流的热效应、阻尼与驱动中的能量转化;
科学思维:用等效回路法分析涡流,判断安培力方向及物体运动状态;
科学探究:通过电磁阻尼、驱动实验,探究安培力阻碍相对运动的规律;
科学态度与责任:联系电磁炉、电磁制动、磁悬浮等应用,辩证看待涡流的利与弊;
目录
01
电磁感应现象中的感生电场
02
涡流
03
电磁阻尼
04
电磁驱动
新课引入
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?
电磁感应现象中的感生电场
麦克斯韦
1831–1879
感生电场:磁场变化时会在空间激发一种电场。
I′
E感
B′
若空间存在闭合导体,导体中的自由电荷受到感生电场的作用力发生定向移动,从而形成感应电流和感应电动势。
电磁感应现象中的感生电场
感生电场应用实例---电子感应加速器
柱形电磁铁:产生变化的磁场;
环形真空管道:是电子运行的轨道;
工作过程:
磁场发生变化时,就会沿管道方向产生感生电场,使射入其中的电子不断加速。
涡流
内容: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。
注意:
①涡流是整块导体内部发生的电磁感应现象;
②涡流现象,其他形式的能转化为电能,最终在金属块中转化为内能;
③磁场变化越快,导体的横截面积越大,电阻率越小,涡流越强。
涡流
产生涡流的条件:
①导体本身能够形成闭合回路;
②穿过导体的磁通量发生变化。
涡流
①涡流的热效应:真空冶炼炉、电磁炉;
②涡流的磁效应:探雷器、金属探测器、安检门等;
涡流的应用
涡流
涡流的危害与防止
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:①增大铁芯材料的电阻率,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。
【优化学案】(多选)如图所示,在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯,现接通交流电源,过了几分钟,杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间,下列措施可行的有( )
A.增加线圈的匝数;
B.提高交流电源的频率;
C.将金属杯换为瓷杯;
D.取走线圈中的铁芯;
AB
当堂检测
电磁阻尼
问题: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?
电磁阻尼
内容: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。
应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。
特征:以动生电,以电阻动。
电磁阻尼
问题: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?
电磁驱动
问题: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?
电磁驱动
内容: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---电磁驱动。
电动机
电能
机械能
转化
【优化学案】如图所示,在一蹄形磁体下面放一个铜盘,铜盘和磁体均可以绕OO'轴自由转动,两磁极靠近铜盘,但不接触。当磁体绕轴转动时,铜盘将( )
A.以相同的转速与磁体同向转动;
B.以较小的转速与磁体同向转动;
C.以相同的转速与磁体反向转动;
D.静止不动。
B
当堂检测
【优化学案】(多选)如图所示,蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO'转动,开始时矩形线圈与磁体在同一平面内,从上向下看,当磁体逆时针转动时,则( )
A.线圈将逆时针转动,转速与磁体的相同;
B.线圈将逆时针转动,转速比磁体的小;
C.线圈转动时将产生感应电流;
D.线圈转动时感应电流的方向始终是a→b→c→d→a。
BC
当堂检测
【优化学案】(多选)关于电磁阻尼,下列说法正确的是( )
A.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运动的现象称为电磁阻尼;
B.磁电式仪表利用电磁阻尼原理使指针迅速停下来,从而便于读数;
C.电磁阻尼是导体因感应电流受到的安培力对导体做负功的现象,阻碍导体运动;
D.电磁阻尼现象实质上不是电磁感应现象,但分析时同样遵循楞次定律。
ABC
当堂检测
Lavf58.20.100
Tencent CAPD MTS (T-tech)
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