2.3渦流電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)（課件）高二物理（人教版2019選擇性）

sssss主講人：LWH第3節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)第2章

1.了解感生電場(chǎng)的概念，了解電子感應(yīng)加速器的工作原理。2.理解渦流的產(chǎn)生原理，了解渦流在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用(重點(diǎn))。3.理解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理，了解其在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用(重難點(diǎn))。目錄CONTENTS電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)01渦流02電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)03英勇的排雷戰(zhàn)士在中越邊界排雷：回答兩個(gè)問題：1.視頻中，士兵手中拿了什么儀器？2.該儀器運(yùn)用了什么物理知識(shí)？01電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)英國(guó)麥克斯韋認(rèn)為磁場(chǎng)變化時(shí)會(huì)在周圍空間激發(fā)一種電場(chǎng)——感生電場(chǎng),閉合導(dǎo)體中的自由電荷在這種電場(chǎng)下做定向運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電流.麥克斯韋(1)定義:變化的磁場(chǎng)在周圍空間激發(fā)的電場(chǎng)叫感生電場(chǎng)(渦旋電場(chǎng)).(3)電場(chǎng)線:是閉合的曲線.1、感生電場(chǎng)(2)方向:就是感生電流的方向.用楞次定律判斷.2、感生電動(dòng)勢(shì)：由感生電場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì).

感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用→非靜電力3、電子感應(yīng)加速器柱形電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)。磁場(chǎng)中安置一個(gè)環(huán)形真空管道。當(dāng)磁場(chǎng)發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)沿管道方向產(chǎn)生感應(yīng)電場(chǎng)。射入其中的電子就受到感應(yīng)電場(chǎng)的持續(xù)作用而被不斷加速。4、電子感應(yīng)燈第四代照明燈具：壽命是白熾燈的100倍，節(jié)能比傳統(tǒng)意義節(jié)能燈還節(jié)能一倍.無電極、無燈絲、高光效、高顯色、長(zhǎng)壽命如圖所示，B增強(qiáng)時(shí)，就會(huì)在空間激發(fā)一個(gè)感生電場(chǎng)E。如果E處空間存在閉合導(dǎo)體，導(dǎo)體中的自由電荷就會(huì)發(fā)生定向移動(dòng)，而產(chǎn)生感應(yīng)電流。(1)感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向有什么關(guān)系？如何判斷感生電場(chǎng)的方向？答案感生電場(chǎng)的方向與感應(yīng)電流的方向相同，感生電場(chǎng)的方向可以用楞次定律來判定。(2)在上述情況下，哪種力扮演了非靜電力的角色？答案感生電場(chǎng)對(duì)自由電荷的作用力。思考與討論(多選)某空間出現(xiàn)了如圖所示的磁場(chǎng)，當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度變化時(shí)，在垂直于磁場(chǎng)的方向上會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，有關(guān)磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化與感生電場(chǎng)方向的關(guān)系，下列描述正確的是A.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下

看應(yīng)為順時(shí)針方向B.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻增大時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下

看應(yīng)為逆時(shí)針方向C.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為順時(shí)針方向D.當(dāng)磁感應(yīng)強(qiáng)度均勻減小時(shí)，感生電場(chǎng)的電場(chǎng)線從上向下看應(yīng)為逆時(shí)針方向例1√√

現(xiàn)代科學(xué)研究中常要用到高速電子，電子感應(yīng)加速器就是利用感生電場(chǎng)使電子加速的設(shè)備。如圖所示，圖甲為側(cè)視圖，上、下為電磁體的兩個(gè)磁極；圖乙為磁極之間真空室的俯視圖。若從上往下看電子在真空室中沿逆時(shí)針方向做圓周運(yùn)動(dòng)，改變電磁體線圈中電流的大小可使電子加速。則下列判斷正確的是例2A.真空室中產(chǎn)生的感生電場(chǎng)沿逆時(shí)針方向B.通入電磁體線圈的電流在增強(qiáng)C.電子在軌道中加速的驅(qū)動(dòng)力是洛倫茲力D.電子在軌道中做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由靜電力提供的√02渦流能播放音樂的鋁片和鐵碗金屬碗為什么可以播放音樂？播放一段時(shí)間后，用手觸摸碗底，看有什么感覺？BE

1、產(chǎn)生：當(dāng)磁場(chǎng)變化時(shí)，在磁場(chǎng)周圍會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，使導(dǎo)體中的自由電子定向移動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流，閉合的曲線像旋渦一樣，我們把它叫渦電流。簡(jiǎn)稱渦流。真空冶煉爐2.渦流的熱效應(yīng):渦流像其他電流一樣，金屬塊中的渦流也要產(chǎn)生熱量。如果金屬的電阻率小，則渦流很強(qiáng)，產(chǎn)生的熱量很多。高頻焊接電磁爐聯(lián)系生活電磁爐的爐盤下有一個(gè)線圈。電磁爐工作時(shí)，它的盤面并不發(fā)熱，

在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會(huì)發(fā)熱。你知道這是為什么嗎？提示：電磁爐的臺(tái)面下布滿了金屬導(dǎo)線纏繞的線圈，當(dāng)通上變化極快的電流時(shí)，在線圈周圍產(chǎn)生迅速變化的磁場(chǎng)，變化的磁場(chǎng)使鍋底產(chǎn)生渦流，鐵鍋迅速發(fā)熱。3.渦流的磁效應(yīng)：渦流的磁場(chǎng)反過來影響線圈中的電流。金屬探測(cè)儀探雷器安檢門4、危害：線圈中流過變化的電流,在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱,浪費(fèi)了能量,還可能損壞電器。5、防止（減少渦流的途徑）：①增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。(多選)“電磁感應(yīng)鋁箔封口機(jī)”被廣泛應(yīng)用在醫(yī)藥、食品、化工等生產(chǎn)行業(yè)的產(chǎn)品封口環(huán)節(jié)中，它的工作原理是：在封口機(jī)工作時(shí)，套在瓶口上的封口頭內(nèi)的線圈有電流通過，致使靠近線圈(但與線圈絕緣)的鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復(fù)合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在被封容器的瓶口處，達(dá)到迅速封口的目的。下列有關(guān)說法正確的是A.封口材料可用普通塑料來代替鋁箔B.該封口機(jī)可用干電池作為電源以方便攜帶C.封口過程中溫度過高，可適當(dāng)減小所通電流的頻率來解決D.該封口機(jī)適用于玻璃、塑料等多種材質(zhì)的容器封口，但不適用于金屬容例3√√器電磁爐又名電磁灶（圖1），它無須明火或傳導(dǎo)式加熱，而是讓熱直接在鍋底產(chǎn)生，因此熱效率得到了極大的提高。圖2是描述電磁爐工作原理的示意圖，下列說法正確的是(

)A.電磁爐通電線圈加直流電，電流越大，電磁爐加熱效果越好B.電磁爐原理是通電線圈加交流電后，在鍋底產(chǎn)生渦流，進(jìn)而發(fā)熱工作C.在鍋和電磁爐中間放一絕緣物質(zhì)，電磁爐不能起到加熱作用D.電磁爐的鍋不能用陶瓷鍋或耐熱玻璃鍋，主要原因是這些材料的導(dǎo)熱性能較差√例403電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)問題：為什么鋁片通過磁鐵時(shí)速度會(huì)減??？(1）概念：當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。1、電磁阻尼vv電磁阻尼，使金屬盤，磁鐵和金屬球快速停下，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能以熱的形式散發(fā)到周圍的空氣中。（2）

應(yīng)用磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止到某位置，便于讀數(shù)。磁電式儀表導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)BIL安培力

阻礙

線圈的運(yùn)動(dòng)1.如圖所示，一個(gè)單匝線圈落入磁場(chǎng)中，分析它在圖示位置時(shí)感應(yīng)電流的方向和所受安培力的方向。安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響？思考與討論2.微安表的表頭在運(yùn)輸時(shí)為何把兩個(gè)接線柱連在一起？

微安表是一種高靈敏度，高精度電流表，表內(nèi)的指針因振動(dòng)會(huì)產(chǎn)生搖擺，劇裂搖擺會(huì)使微安表造成指針打偏、降低靈敏度、或失靈等。故在運(yùn)輸中，用導(dǎo)線短路兩接線柱，使表頭線圈閉合產(chǎn)生電磁阻尼，大大降低因外界的搖擺、振動(dòng)對(duì)表頭的影響。

（演示）構(gòu)成閉合回路，防止指針擺動(dòng)。拓展學(xué)習(xí)：電磁阻尼擺鋁管中電磁阻尼觀察鋁框的運(yùn)動(dòng)如圖所示，一個(gè)鋁框放在蹄形磁體的兩個(gè)磁極間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)磁體，觀察鋁框的運(yùn)動(dòng)。怎樣解釋鋁框的運(yùn)動(dòng)？演示實(shí)驗(yàn)：2、電磁驅(qū)動(dòng)(1)概念：如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)。（2）應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。電磁驅(qū)動(dòng)演示儀(3)電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的理解電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)不同點(diǎn)成因由導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)形成由磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)形成效果安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，為阻力安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相同，為動(dòng)力能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能相同點(diǎn)兩者都是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，導(dǎo)體受到的安培力都是阻礙導(dǎo)體與磁場(chǎng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)思考與討論(1)如圖甲所示，將兩磁體在同一高度釋放，下方放有閉合線圈的磁體很快停止振動(dòng)，而下方不放閉合線圈的磁體能振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間，如何解釋這個(gè)現(xiàn)象？答案圖甲中下方放有閉合線圈的磁體振動(dòng)時(shí)除了受空氣阻力外，還受到線圈的磁場(chǎng)阻力，所以很快停下來。(2)如圖乙所示，當(dāng)順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)蹄形磁體時(shí)線圈怎樣轉(zhuǎn)動(dòng)？使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來的動(dòng)力是什么？答案當(dāng)蹄形磁體順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈也順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)蹄形磁體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，線圈也逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流，線圈受到安培力的作用，安培力作為動(dòng)力使線圈轉(zhuǎn)動(dòng)起來。

某同學(xué)搬運(yùn)如圖所示的磁電式電流表時(shí)，發(fā)現(xiàn)表針晃動(dòng)劇烈且不易停止。按照老師建議，該同學(xué)在兩接線柱間接一根導(dǎo)線后再次搬運(yùn)，發(fā)現(xiàn)表針晃動(dòng)明顯減弱且能很快停止。下列說法正確的是A.未接導(dǎo)線時(shí)，表針晃動(dòng)過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)

電動(dòng)勢(shì)B.未接導(dǎo)線時(shí)，表針晃動(dòng)劇烈是因?yàn)楸韮?nèi)線圈受到安

培力的作用C.接上導(dǎo)線后，表針晃動(dòng)過程中表內(nèi)線圈不產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)D.接上導(dǎo)線后，表針晃動(dòng)減弱是因?yàn)楸韮?nèi)線圈受到安培力的作用例5√

如圖所示，蹄形磁體和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉(zhuǎn)動(dòng)。從上向下看，當(dāng)蹄形磁體逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)A.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速與磁體相同B.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁體小C.線圈將逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速比磁體大D.線圈靜止不