涡流电磁阻尼和电磁驱动课件-高二下学期物理人教版选择性

完成一个小目标，需要一个大智慧！授课教师：李长青学习目标2.3

涡流、电磁阻尼和电磁驱动

1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理。2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用。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。复习回顾麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把它叫作感生电场。感生电场是一种闭合的涡旋电场。磁场变强IE感生电动势：由于磁场变化而产生的感应电动势动生电动势：由于导体棒运动而产生的感应电动势新课导入问题：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？学习任务一：电磁感应现象中的感生电场

一个闭合电路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感应电动势。感应电流的方向是什么？电流的本质是什么？自由电荷为什么会运动？B变E磁场变强静止电荷激发静电场思考: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感生电动势（非静电力）产生导体闭合麦克斯韦的解释B变E磁场变强静电场和感生电场的区别静电场感生电场产生由静止的电荷产生由变化的磁场在周围空间激发电场线特点由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。感应电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。电场方向判断正电荷受力的方向感生电流的方向（楞次定律）应用..电子感应加速器当电磁铁线圈中电流方向与图示一致时，电流大小怎么变化才能使电子加速？解析：电子加速电子受力与电场方向相反电场顺时针原磁场向上感应电流顺时针感应电流的磁场向下穿过真空室磁通量变大电磁铁中电流变大

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦（JamesClerkMaxwell）麦克斯韦认为磁场变化时会在周围空间激发一种电场——感生电场闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动产生感应电流（感生电动势）感生电场的方向就是感生电流的方向。电磁感应现象中的感生电场实例：现代科技----电子感应加速器感生电动势动生电动势产生原因磁场的变化导体做切割磁感线运动移动电荷的非静电力感生电场对自由电荷的电场力与导体中自由电荷所受洛伦兹力有关回路中相当于电源的部分处于变化磁场中的线圈部分做切割磁感线运动的导体方向判断方法由楞次定律判断由右手定则或楞次定律判定大小计算方法由E=nΔφ/Δt计算E=Blvsinθ或E=nΔφ/Δt计算【例题1】关于感生电场，下列说法正确的是（）A.感生电场产生的原因是变化的磁场B.产生感生电动势的非静电力是洛伦兹力C.感生电场产生的原因是变化的电场D.产生感生电动势的非静电力是磁力A学习任务评价一学习任务二：涡流I例：如图，某段时间内，磁感应强度增大感生电场涡流研究对象：金属块1.涡流:

2.涡流的应用（1）涡流热效应的应用原理：优点：实例1：真空冶炼炉--冶炼合金钢真空冶炼，防止空气中杂质进入,可以冶炼高质量的合金。线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属产生涡流，涡流产生热量使金属融化。在变化磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的旋涡，称为涡电流，简称涡流。涡流的热效应

迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围产生迅速变化的磁场，面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热。实例2：电磁炉（2）涡流磁效应的应用

实例3

探雷器、安检门线圈中有变化着的电流。如果遇到金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流。3.涡流的危害实例：电动机、变压器铁芯（1）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。（2）防止（减少涡流的途径）：①增大铁芯材料的电阻率,常用的材料是硅钢。②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。4.涡流的本质:

电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律、楞次定律。学习任务评价二【例题2】（多选）电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠。图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（

）A、电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作B、电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差C、锅底的涡流方向与线圈平面平行D、锅底厚一些加热效果更好ACD学习任务三：电磁阻尼和电磁驱动如图所示，一个单匝线圈落入磁场中，(1)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。(2)安培力对线圈的运动有什么影响？右图，若金属块进、出磁场和整体在磁场中运动时，情况又如何？感应电流会使导体受到安培力,安培力方向总是阻碍导体的运动。××××××××××××××××B进、出磁场时，产生焦耳热，损失机械能整块在磁场中运动，其机械能不再损失一.电磁阻尼1.定义：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。分析：铝框转动时，产生的感应电流受到安培力，该力阻碍铝框的转动，使指针很快停下来，便于读数。2.应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼思考：

磁式电流计为什么用轻质铝框做线圈骨架而不用轻质塑料？演示：电磁阻尼思考：两金属片运动产生明显差异的原因是什么？演示实验取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？解释原因应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等电流表内部有磁体，有线圈。①把接线柱连在一起，组成闭合回路，线圈在摆动的时候就产生感应电流，这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，使指针迅速停止摆动，保护游丝，指针。NS电磁阻尼：观察铝框的运动如图所示，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？演示实验：现象：线圈与磁极同向转动，但转速小于磁极，即异步感应电动机。二.电磁驱动1.定义：当磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。电动机2.应用：交流感应电动机连接到三相电源时，能产生旋转的磁场思考：电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系是什么？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【例题3】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方是

，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y=a的直线（图中的虚线所示）。一个小金属块从抛物线上y=b（b>a）处以初速v沿抛物线下滑。假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是（

）

A.mgb

B．

C.mg（b-a）

D．D解析：圆环最终在y=a以下来回摆动，以y=b（b>a）处为初位置，y=a处为末位置，可知末位置的速度为零，在整个过程中，重力势能减小，动能减小，减小的机械能转化为内能，根据能量守恒得学习任务评价三课堂小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磁场不动，导体动导体不动，磁场动课堂练习【练习1】(多选)下列器具的工作原理与涡流有关的是(

)A.家用电磁炉B.家用微波炉C.变压器的铁芯用多块硅钢片粘在一起D.风扇转动时扇叶与空气摩擦发热AC【练习2】某空间出现了如图所示的一组闭合电场线,方向从上向下看是顺时针,这可能是原磁场(

)A.沿AB方向且在迅速减弱B.沿AB方向且在迅速增强C.沿BA方向且恒定不变D.沿BA方向且在迅速减弱A【练习3】(多选)如图所示,一闭合铝环套在一根光滑平杆上,当条形磁铁靠近它时,下列结论正确的是(

)A.N极靠近铝环时,铝环将向左运动B.S极靠近铝环时,铝环将向左运动C.N极靠近铝环时,铝环将向右运动D.S极靠近铝环时,铝环将向右运动AB【练习4】（多选）磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图为该新型装置的原理图（从后面朝前