2024-2025学年人教版高二物理选择性必修二教学课件 第二章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

第二章涡流、电磁阻尼和电磁驱动2理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用.1了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理.3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.重点重难点电磁感应现象中的感生电场1.线圈中存在方向向上的磁场，且磁感应强度在增强，线圈中是否有感应电流产生？2.感应电流的方向如何？(俯视图)I磁场增强B有，因为线圈中磁通量发生了变化.原磁场的方向向上且增强，根据楞次定律(增反减同)，可得感应电流的磁场和原磁场方向相反，根据右手定则，可得感应电流方向为顺时针方向.1.麦克斯韦认为变化的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫作感生电场。2.由感生电场产生的电动势叫感生电动势。3.电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。4.感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律

计算。电磁感应现象中的感生电场如图所示，B增强时，就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会发生定向移动，而产生感应电流。(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定。(2)在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？感生电场对自由电荷的作用力。麦克斯韦的解释磁场变化激发感生电场导体中自由电荷形成感应电流感生电动势（非静电力）产生导体闭合力BB′E(1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(

)(2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用。(

)√√1．(多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场方向的关系，下列描述正确的是A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向√√2.现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，图甲为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是A.真空室中产生的感生电场沿逆时针方向B.通入电磁体线圈的电流在增强C.电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力D.电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的√闭合回路(假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向。判断思路如下：涡流水为什么会沸腾？镊子为什么会变红？监考教师手持探测器，在考生前后左右和容易藏东西的部位划过，如藏有金属物品，即便是一粒金属纽扣，探测器也会鸣响。金属探测器的原理是什么？1.涡流：当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，这个线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流，如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。涡流导体中产生涡流2.涡流的应用与防止(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等。(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，或者用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯。真空冶炼炉用硅钢片做变压器的铁芯安检门探雷器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？电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上变化极快的电流时，在线圈周围产生迅速变化的磁场，变化的磁场使锅底产生涡流，铁锅迅速发热。(1)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流(

)(2)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(

)(3)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。(

)(4)涡流有热效应，但没有磁效应。(

)×√××3.(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，它的工作原理是：在封口机工作时，套在瓶口上的封口头内的线圈有电流通过，致使靠近线圈(但与线圈绝缘)的铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在被封容器的瓶口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器√√电磁阻尼和电磁驱动(1)如图甲所示，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？图甲中下方放有闭合线圈的磁体振动时除了受空气阻力外，还受到线圈产生的磁场的阻力，所以很快停下来。(2)如图乙所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？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。线圈内产生感应电流，线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。1.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。电磁阻尼和电磁驱动2.电磁驱动(1)如果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，这种作用常常称为电磁驱动。(2)交流感应电动机是利用电磁驱动的原理工作的，把电能转化成机械能。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？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，从而在线圈中产生感应电流，而感应电流会产生阻碍线圈转动的效果，从而有效减轻了指针的摆动。4.(2023·北京房山高二统考期中)如图，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极之间。铝框可以绕支点自由转动，先使铝框和磁体静止，转动磁体，观察铝框的运动，可以观察到

A.铝框与磁体转动方向相反B.铝框始终与磁体转动的一样快C.铝框是因为受到安培力而转动的D.当磁体停止转动后，如果没有空气阻力和摩擦阻力，铝框将保持匀速转动√5.(2023·浙江湖州高二统考期末)如图所示，有一铜盘轻轻拨动后会绕转轴自由转动，如果转动时把蹄形磁体的两极放在铜盘的边缘，但不与铜盘接触。下列说法正确的是

A.铜盘转得越来越快B.铜盘中会有涡流产生C.这是电磁驱动现象D.上下交换磁极铜盘会转得越来越快√6.(多选)(2023·福建泉州五中校考)汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法正确的是

A.制动过程中，导体不会发热B.导体运动的速度越快，制动力越大C.改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小√√

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