2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動 課件高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第二冊

第4章電磁感應(yīng)第7節(jié)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動知識內(nèi)容渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動教學(xué)要求1.知道渦流產(chǎn)生的原因，知道渦流的本質(zhì)是感應(yīng)電流2.知道渦流的利與弊，以及如何利用和防止渦流。3.了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動現(xiàn)象說明不要求解釋電磁驅(qū)動和電磁阻尼現(xiàn)象前面我們講過，根據(jù)麥克斯韋電磁場理論，當磁場變化時，空間中就會形成感生電場，導(dǎo)體中的自由電子就會在感生電場的作用下定向移動從而產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種感應(yīng)電流是像旋渦一樣的閉合的曲線，我們把它叫渦電流，簡稱渦流。BE1.渦流如果環(huán)不斷增粗直到變成一圓盤又會發(fā)生什么現(xiàn)象?變成方盤呢？如果導(dǎo)體用整塊鐵代替，如圖所示，電流變化時，鐵塊中有感應(yīng)電流嗎？如果有，它的形狀如何？知識點一渦流1．定義：用整塊金屬材料作鐵芯繞制的線圈，當線圈中通有

的電流時，變化的電流會產(chǎn)生變化的

，變化的磁場穿過

，整個鐵芯會自成回路，產(chǎn)生

，這種電流看起來像水的旋渦，把這種電流叫做渦電流，簡稱渦流。2．應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用，如

(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用，如

變化磁場鐵芯感應(yīng)電流真空冶煉爐，電磁爐探雷器，金屬探測器，安檢門應(yīng)用1、渦流的熱效應(yīng)：真空冶煉爐冶煉金屬的高頻感應(yīng)電爐就是利用高頻交流電，通過線圈使裝入冶煉爐內(nèi)的金屬中產(chǎn)生很強的渦流，從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化。抽真空2、渦流的熱效應(yīng)：電磁爐電磁爐的臺面下布滿了金屬導(dǎo)線纏繞的線圈，當通上交替變化極快的交流電時，在臺板與鐵鍋底之間產(chǎn)生強大的交變的磁場，磁感線穿過鍋體，使鍋底產(chǎn)生強渦流，當渦流受材料電阻的阻礙時，就放出大量的熱量，將飯菜煮熟。3、渦流的磁效應(yīng)：探雷器這種探雷器可以用來探測金屬殼的地雷或有較大金屬零件的地雷。探測地雷的探雷器是利用渦流工作的，士兵手持一個長柄線圈在地面上掃過，線圈中有變化的電流。如果地下埋著金屬物品，金屬中感應(yīng)渦流，渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。4、渦流的磁效應(yīng)：金屬探測器、安檢門等渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。危害與防止危害：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，浪費了能量，還可能損壞電器。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。

[要

點

精

講]1．對渦流的理解：(1)本質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象。(2)條件：穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，并且金屬塊本身構(gòu)成閉合回路。(3)特點：整個導(dǎo)體回路的電阻一般很小，感應(yīng)電流很大。故金屬塊的發(fā)熱功率很大。2．產(chǎn)生渦流的兩種情況：(1)塊狀金屬放在變化的磁場中；(2)塊狀金屬進出磁場或在非勻強磁場中運動。3．產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化：伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。例如，金屬塊放在了變化的磁場中，則磁場能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進出非勻強磁場中運動，則由于克服安培力做功，金屬塊的機械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。知識點二電磁阻尼和電磁驅(qū)動1．電磁阻尼(1)定義：當導(dǎo)體在磁場中運動時，

電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是

導(dǎo)體的運動。(2)應(yīng)用：磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止，便于讀數(shù)。2．電磁驅(qū)動(1)定義：磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到

的作用，使導(dǎo)體運動起來。(2)應(yīng)用：交流感應(yīng)電動機。

感應(yīng)阻礙安培力[要

點

精

講]要點1電磁阻尼的產(chǎn)生原理和應(yīng)用(1)產(chǎn)生：閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時，導(dǎo)體在磁場中就要受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律，安培力總是阻礙導(dǎo)體的運動，于是產(chǎn)生電磁阻尼。任何在磁場中運動的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會存在電磁阻尼作用。要點2對電磁驅(qū)動原理的分析當蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量就發(fā)生變化，例如，線圈處于如圖所示的初始位置時，穿過線圈的磁通量為0，蹄形磁鐵一轉(zhuǎn)動，穿過線圈的磁通量就增加了。根據(jù)楞次定律，此時線圈中就有感應(yīng)電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，因而線圈會跟著一起轉(zhuǎn)動起來。線圈轉(zhuǎn)動的方向與磁鐵轉(zhuǎn)動的方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速，即同向異步。課堂自測1．下列關(guān)于渦流的說法正確的是(

)A．渦流跟平時常見的感應(yīng)電流一樣，都是因為穿過導(dǎo)體的磁通量變化而產(chǎn)生的B．渦流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流C．渦流有熱效應(yīng)，但沒有磁效應(yīng)D．在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流解析渦流本質(zhì)上是感應(yīng)電流，是導(dǎo)體自身構(gòu)成回路，在穿過導(dǎo)體的磁通量變化時產(chǎn)生的，選項A正確，選項B錯誤；渦流不僅有熱效應(yīng)，同其他電流一樣也有磁效應(yīng)，選項C錯誤；硅鋼電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，但仍能產(chǎn)生渦流，選項D錯誤。答案

A2．關(guān)于電磁驅(qū)動，下列說法正確的是(

)A．磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時，導(dǎo)體中會產(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)體運動起來，這種作用稱為電磁驅(qū)動B．在電磁驅(qū)動的過程中，通過安培力做功使電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機械能C．在電磁驅(qū)動中,主動部分與被動部分的運動(或轉(zhuǎn)動)方向相反D．電磁驅(qū)動是由于磁場運動引起磁通量變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而使導(dǎo)體受到安培力的作用而運動解析根據(jù)電磁驅(qū)動的定義可知，選項A、B、D正確；在電磁驅(qū)動中，主動部分與被動部分的運動(或轉(zhuǎn)動)方向相同，且被動部分的速度(或角速度)較小，選項C錯誤。答案

ABD3．關(guān)于電磁阻尼，下列說法正確的是(

)A．當導(dǎo)體在磁場中運動時，感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體運動的現(xiàn)象稱為電磁阻尼B．磁電式儀表正是利用電磁阻尼的原理使指針迅速停下來，從而便于讀數(shù)C．電磁阻尼是導(dǎo)體因感應(yīng)電流受到的安培力對導(dǎo)體做負功，阻礙