渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)【知識(shí)精講+備課精研+高效課堂】 高二物理 課件（人教版2019選擇性必修第二冊(cè)）

2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)麥克斯韋（1831-1879）磁場(chǎng)變強(qiáng)II

電流是電荷定向移動(dòng)形成的，假定導(dǎo)體中的自由電荷是正電荷，那么是什么力使自由電荷定向移動(dòng)呢？會(huì)是洛倫茲力嗎？有了順時(shí)針方向的感應(yīng)電流一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)問題1：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)體中的自由電荷在感生電場(chǎng)下做定向運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流（感生電動(dòng)勢(shì)）感生電動(dòng)勢(shì)的非靜電力是感生電場(chǎng)對(duì)電荷的作用力。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)問題2：結(jié)合感應(yīng)電流的方向，想一想感應(yīng)電場(chǎng)的方向往哪？結(jié)論：感應(yīng)電場(chǎng)方向與感應(yīng)電流的方向相同，我們用判斷感應(yīng)電流的方向的方法判斷感生電場(chǎng)——楞次定律+右手螺旋定則。磁場(chǎng)變強(qiáng)II有了順時(shí)針方向的感應(yīng)電流一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)1.靜電場(chǎng)和感生電場(chǎng)的區(qū)別靜電場(chǎng)感生電場(chǎng)產(chǎn)生由靜止的電荷產(chǎn)生由變化的磁場(chǎng)在周圍空間激發(fā)電場(chǎng)線特點(diǎn)由正電荷發(fā)出，到負(fù)電荷終止，電場(chǎng)線不閉合。感應(yīng)電場(chǎng)是一種渦旋電場(chǎng)，電場(chǎng)線是閉合的。電場(chǎng)方向判斷正電荷受力的方向楞次定律+右手螺旋定則2.電子感應(yīng)加速器問題3：當(dāng)電磁鐵線圈電流的方向與如圖所示方向一致時(shí)，電流的大小應(yīng)該怎樣變化才能使電子加速？（1）構(gòu)造：電磁鐵N、S極、環(huán)形真空室、電子槍。一、電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)穿過真空室內(nèi)磁場(chǎng)的方向由圖知電子沿什么方向運(yùn)動(dòng)要使電子沿此方向加速，感生電場(chǎng)的方向如何由感生電場(chǎng)引起的磁場(chǎng)方向如何豎直向上逆時(shí)針順時(shí)針向下原磁場(chǎng)在增強(qiáng)，即電流在增大。（2）原理：二、渦流1.產(chǎn)生：在變化的磁場(chǎng)中的導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的

，就像水中的漩渦。所以把它叫作渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。感應(yīng)電流2.應(yīng)用：（1）渦流的熱效應(yīng)應(yīng)用；（2）渦流的磁效應(yīng)應(yīng)用。（1）渦流的熱效應(yīng)應(yīng)用電磁爐冶煉爐（2）渦流的磁效應(yīng)應(yīng)用探雷器金屬探測(cè)儀3.防止：二、渦流電動(dòng)機(jī)、變壓器等設(shè)備中為防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量，損壞電器。（1）途徑一：增大鐵芯材料的電阻率。（2）途徑二：用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯。三、電磁阻尼思考與討論：為什么磁電式電表的線圈要用鋁框做骨架呢？

電學(xué)測(cè)量?jī)x器要求指針的擺動(dòng)很快停下來，也是利用了鋁框中產(chǎn)生的渦流，從而通過磁場(chǎng)對(duì)這個(gè)渦流的作用力阻礙它們的擺動(dòng)，使指針能很快地指到示數(shù)的位置上。三、電磁阻尼1.電磁阻尼現(xiàn)象：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。2.應(yīng)用：磁電式電表中安裝的使指針很快地停下的鋁框；電氣機(jī)車內(nèi)部可使機(jī)車快速停下的電磁制動(dòng)器等.做一做：

用手晃動(dòng)微安表的表殼，發(fā)現(xiàn)指針來回振動(dòng)后，會(huì)因超出刻度所標(biāo)的偏轉(zhuǎn)范圍而卡住，而在車輛長(zhǎng)途運(yùn)輸微安表時(shí)，都要用導(dǎo)線把微安表兩個(gè)接線柱連在一起，這又是為什么？

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，使內(nèi)部表頭線圈閉合產(chǎn)生磁阻，大大降低因外界的搖擺、振動(dòng)對(duì)表頭的影響。四、電磁驅(qū)動(dòng)1.電磁驅(qū)動(dòng)：磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力，安培力使導(dǎo)體跟著磁場(chǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。2.應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，家用電度表，車內(nèi)的速度計(jì)等。電動(dòng)機(jī)電表速度計(jì)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，上面為側(cè)視圖，上、下為電磁體的兩個(gè)磁極；下面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（）A．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)的向心力是電場(chǎng)力B2．如圖所示為高頻電磁爐的工作示意圖，它是采用電磁感應(yīng)原理產(chǎn)生渦流加熱。關(guān)于電磁爐，以下說法中正確的是（）A．電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱B．電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)在含鐵質(zhì)鍋底產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱C．電磁爐是利用變化的磁場(chǎng)在灶臺(tái)臺(tái)面產(chǎn)生渦流對(duì)食物加熱D．電磁爐跟電爐一樣是讓電流通過電阻絲產(chǎn)生熱量來對(duì)食物加熱B3．如圖，一個(gè)鋁框放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。先使鋁框和磁鐵靜止，然后轉(zhuǎn)動(dòng)磁鐵，若忽略空氣和一切摩擦阻力，則（）A．鋁框與磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向總相同B．鋁框與磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)方向總相反C．當(dāng)磁鐵停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，鋁框?qū)?huì)保持勻速轉(zhuǎn)動(dòng)D．若兩者靜止時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)鋁框，磁鐵則不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)A4．如圖甲是磁電式表頭的結(jié)構(gòu)示意圖，其中線圈是繞在一個(gè)與指針、轉(zhuǎn)軸固連的鋁框骨架（圖中未指出）上，關(guān)于圖示軟鐵、螺旋彈簧、鋁框和通電效果，下列表述中正確的是（）A．線圈帶動(dòng)指針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通電電流越大，安培力越大，螺旋彈簧形變也越大B．與蹄形磁鐵相連的軟鐵叫做極靴，其作用是使得磁極之間產(chǎn)生穩(wěn)定的勻強(qiáng)磁場(chǎng)C．鋁框的作用是為了利用渦流，起電磁驅(qū)動(dòng)作用，讓指針快速指向穩(wěn)定的平衡位置D．乙圖中電流方向a垂直紙面向外，b垂直紙面向內(nèi)，線框?qū)⒛鏁r(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。A5．零刻度在表盤正中間的電流計(jì)，非常靈敏，通入電流后，線圈所受安培力和螺旋彈簧的彈力作用達(dá)到平衡時(shí)，指針在示數(shù)附近的擺動(dòng)很難停下，使讀數(shù)變得困難。在指針轉(zhuǎn)軸上裝上的扇形鋁框或扇形鋁板，在合適區(qū)域加上磁場(chǎng)，可以解決此困難。下列方案合理的是（）D6．一次物理課上老師拿了一只微安表，用手左右晃動(dòng)電表，讓同學(xué)們觀察表針相對(duì)表盤擺動(dòng)的情況。然后用導(dǎo)線把微安表的兩個(gè)接線柱連在一起，再次以同樣的方式晃動(dòng)電表，讓同學(xué)們觀察表針相對(duì)表盤擺動(dòng)的情況。下列判斷和解釋正確的是（）A．不連接接線柱時(shí)，晃動(dòng)電表，因表內(nèi)線框切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)從而引起表針擺動(dòng)B．連接接線柱后，晃動(dòng)電表，電表自身形成的閉合回路，造成表針打偏、失靈等C．連接接線柱后，晃動(dòng)電表，由于電磁阻尼，表針晃動(dòng)幅度會(huì)變小，并能較快停下D．第二次實(shí)驗(yàn)時(shí)，表針相對(duì)于表盤擺動(dòng)的幅度比第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)擺動(dòng)的幅度大C7．如圖所示，使一個(gè)水平銅盤繞過其圓心的豎直軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng)，且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的.現(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵水平向左移近銅盤，則（）A．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變快 B．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢C．銅盤仍以原來的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng) D．因磁極方向未知，無法確定B1．如圖所示，勻強(qiáng)磁場(chǎng)中有兩個(gè)由相同導(dǎo)線繞成的圓形線圈a、b，磁場(chǎng)方向與線圈所在平面垂直，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時(shí)間均勻增大。a、b兩線圈的半徑之比為2：1，匝數(shù)之比為1：4，線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)分別為Ea和Eb，某時(shí)刻磁通量分別為Φa和Φb，不考慮兩線圈間的相互影響。下列說法正確的是（）A．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向B．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感應(yīng)電流均沿逆時(shí)針方向C．Ea：Eb=2：1，Φa：Φb=2：1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向D．Ea：Eb=1：1，Φa：Φb=4：1，感應(yīng)電流均沿順時(shí)針方向D8．一根上端固定的彈簧，其下端掛一條形磁鐵，磁鐵在上下振動(dòng)，由于空氣阻力很小，磁鐵的振動(dòng)幅度幾乎保持不變。如