高中物理-选择性必修2-第二章-3-涡流、电磁阻尼和电磁驱动

高中物理选择性必修第二册

人教版3涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.知道感生电场的产生。2.知道涡流是如何产生的。3.知道涡流对我们有不利和有利两方面的影响,以及如何利用和防止涡流。4.知道电磁阻尼和电磁驱动。1.感生电场19世纪60年代,英国物理学家①

麦克斯韦

在他的电磁场理论中指出:磁场②

变化

时能在周围空间激发电场,这种电场与静电场不同,它不是由电荷产生的,我们把它叫作感生电场。2.感生电动势磁场变化时会在周围空间激发感生电场,处在感生电场中的闭合导体中的自由电荷在感生电场的作用下做定向移动,产生感应电流,或者说,导体中产生了感应电动势。由③

感生电场

产生的电动势叫作感生电动势。1|电磁感应现象中的感生电场感生电动势的大小可由法拉第电磁感应定律求解,公式为E=④

n

。感生电动势的方向与感生电场的方向⑤

相同

,与感应电流的方向⑥

相同

。3.感生电动势中的非静电力⑦

感生电场

对自由电荷的作用力。易错警示

块状金属在匀强磁场中运动时,穿过金属块的磁通量不变,金属块中不

产生涡流。概念由于⑧

电磁感应

,在导体中产生的像水中的旋涡的感应电流特点整块金属的电阻很小,涡流往往⑨

很强

,产生的热量⑩

很多

应用(1)涡流热效应的应用:如

真空冶炼炉

。(2)涡流磁效应的应用:如

探雷器

、

安检门

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。(1)途径一:增大铁芯材料的

电阻率

;(2)途径二:用相互绝缘的

硅钢片

叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯2|涡流概念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

导体运动的现象称为电磁阻尼应用磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速

停止摆动

,便于读数3|电磁阻尼4|电磁驱动概念磁场相对于导体转动时,导体中产生感应电流,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应用交流感应电动机知识拓展如图所示,转动手柄时,蹄形磁铁转动,穿过铝框的磁通量发生变化,根据

楞次定律可知,此时铝框中有感应电流产生,以阻碍磁通量的变化,因而铝框就随磁

铁的转动而转动,转动方向与磁铁相同,但一定比磁铁转动得慢一些。1.电磁炉已走进千家万户。电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场,该磁场会使锅底产生涡流,自行发热,从而加热锅内的食物。不锈钢制品可用来制作电磁炉锅。(√)2.探雷器通常由探头、信号处理单元和报警装置三大部分组成。通过探头辐射的

电磁场去探测可能存在的金属地雷,其原理是金属物体产生涡流,涡流产生的磁场

引起了报警器报警。

(√)3.涡流有热效应,但没有磁效应。

(

✕)任何电流都具有热效应和磁效应,故该辨析错误。4.在硅钢中不能产生涡流。

(

✕)5.家用微波炉和家用电磁炉的工作原理都与涡流有关。

(

✕)微波炉的工作原理与涡流无关,故该辨析错误。6.电磁驱动使电能转化为动能。

(√)判断正误，正确的画“√”，错误的画“✕”。1|对涡流的理解情境

安检门是一种检测人员有无携带金属物品的探测装置,又称金属探测门。

安检门主要应用在机场、车站等人流量较大的公共场所,用来检查人是否携带违

禁的金属制品,如枪支、管制刀具等。少数高档安检门可以做到:当被检查人员从

安检门通过,人所携带的金属超过根据重量、数量和形状预先设定好的参数值时,

安检门即刻报警,并显示造成报警的金属所在区域,让安检人员及时发现该人所随

身携带的金属物品。问题1.安检门利用涡流探测人所携带的金属物品原理是怎样的?提示:安检门中有一个通有交变电流的线圈,当线圈周围有金属物品时,金属物品中

会产生涡流,涡流的磁场反过来影响线圈中的电流,使安检门报警。2.如果安检门“门框”的线圈中通有恒定电流,安检门能否正常工作?提示:不能。涡流的本质涡流的本质是由于电磁感应而产生的感应电流,与一般导体或线圈的最大区别是

金属块内自成闭合回路,但它同样遵循法拉第电磁感应定律。产生涡流的两种情况(1)把金属块放在变化的磁场中;(2)让金属块进出磁场或者在非匀强磁场中运动。能量变化伴随着涡流现象,其他形式的能转化成电能,并最终在金属块中转化为内能。(1)如果把金属块放在变化的磁场中,则磁场能转化为电能并最终转化为内能。(2)如果让金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动,则由于克服安培力做功,金属块

的机械能转化为电能并最终转化为内能。2|电磁阻尼和电磁驱动

电磁阻尼电磁驱动不同点成因由于导体在磁场中运动引起磁通量的变化而产生感应电流,从而使导体受到安培力由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流,从而使导体受到安培力效果导体所受安培力的方向与导体运动方向相反,阻碍导体运动导体所受安培力的方向与导体运动方向相同,推动导体运动能量转化导体克服安培力做功,其他形式的能转化为电能,最终转化为内能由于电磁感应,磁场能转化为电能,