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2.32涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学设计
课题 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 单元 2 学科 物理 年级 高二
学习目标 1.知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象，并能分析二者的不同点和相同点，以及实质；2.通过电磁阻尼和电磁驱动在生产、生活中的应用，体会科学对社会发展的推动作用。
重点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
难点 电磁阻尼和电磁驱动在生产、生活中的应用。
教学过程
教学环节 教师活动 学生活动 设计意图
导入新课 视频：强磁铁在铜管中慢慢下落学习了本节课的知识，同学们就会知道其中的奥秘。 学生观看视频强磁铁在铜管中慢慢下落 引起学生学习的兴趣
讲授新课 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，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。出示视频：阻尼摆思考讨论：如图所示，一个单匝线圈落入磁场中，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。安培力对线圈的运动有什么影响？参考答案：单匝线圈落入磁场中，磁通量增加，由楞次定律可判断出线圈此时感应电流方向为逆时针，由左手定则可判定安培力方向向上，安培力阻碍线圈的下落。思考讨论：如图所示，磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？参考答案：仪表工作时指针向右偏转即铝框在向右转动过程中，磁通量在增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流的方向 (从上往下看)是逆时针，即左边电流出来，右边进去。（2）由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？参考答案：根据左手定则，安培力方向铝框左边受向下的安培力，而右边受向上的安培力，安培力阻碍阻碍铝框的转动。视频:电磁阻尼现象2.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。如磁电式仪表使用时要求指针的外头很快停下来，以便准确读数。在制作磁电式仪表时，把电路板的线圈绕在铝框上，当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和铝框一起转动，铝框中产生涡流进而出现电磁阻尼的现象，使指针能很快的静止下来。思考讨论：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起如图所示，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解释这种差别？为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起？参考答案：是电磁阻尼的作用。接线柱不连在一起，微安表内部线圈不是闭合回路，晃动表壳，内部的线圈也晃动，切割磁感线，由于电路不是闭合的，所以没有感应电流，因此线圈不受到安培力作用，而安培力是阻碍线圈晃动的，所以这种情况没有电磁阻尼。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，内部线圈电路就闭合了，再晃动表壳，线圈也晃动，线圈切割磁感线，有感应电流产生，线圈受到安培力的作用，而安培力是阻碍线圈晃动的，所以有电磁阻尼发生，那么表针相对表盘摆动轻微，并且容易停止摆动。所以灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，这样运输中，由于电磁阻尼，表针相对表盘摆动的幅度小，也容易停止摆动，起到保护电表表针不被碰弯的作用。二、电磁驱动1.电磁驱动：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动。2.导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动。特别提醒安培力仍旧起到阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动的作用。演示实验：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 铝框的运动视频：观察铝框的运动参考答案：当蹄形磁铁转动时，穿过铝框的磁通量就发生变化，铝框中会产生感应电流， 注意：对铝框来说，安培力是动力，但安培力阻碍相对运动。思考讨论在演示实验中，随着蹄形磁铁转动的加快，铝框也转动得更快，那么铝框会不会跟磁铁转动得一样快呢 参考答案：不会，如果跟磁铁转动得一样快,铝框中的磁通量就不变了，没有感应电流,也就不会受到安培力了。2.应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。电动机交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。产生旋转磁场的装置配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动。就这样，电动机把电能转化成机械能。思考讨论：请说一说电磁阻尼和电磁驱动的区别与联系是什么？（1）电磁阻尼和电磁驱动的区别①电磁阻尼：由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力。电磁驱动：由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力。②在电磁阻尼中，安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体运动；在电磁驱动中，导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动。（2）电磁阻尼和电磁驱动的联系① 都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；②安培力的作用效果都是阻碍相对运动。课堂练习1.若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______的作用，______使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。【答案】安培力 安培力2.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕OO′ 轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触。当磁铁绕轴转动时，铜盘将（ ）A．以相同的转速与磁铁同向转动 B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动 D．静止不动【答案】B3.如图所示，磁电式电流表的线圈常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，铝框的两端装有转轴，转轴的两边各有一个螺旋弹簧（绕制方向相反），关于磁电式电流表下列说法正确的是（ ）A．线圈通电后，由于螺旋弹簧的弹力作用，可以使指针尽快稳定下来B．线圈通电后，由于铝框中的电磁阻尼作用，可以使指针尽快稳定下来C．线圈骨架换成塑料，通电后也可以使指针尽快稳定下来D．在运输时要把正负接线柱用导线连在一起，主要是为了增强铝框中的电磁阻尼作用【答案】B4.(多选）关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是（ ）A．超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了减少涡流B．利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器中的涡流C．当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相同D．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，这就是电磁驱动【答案】BD5. (多选）如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间（两磁极间磁场可视为匀强磁场），蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有（ ）A．线圈与蹄形磁铁的转动方向相同B．线圈与蹄形磁铁的转动方向相反C．线圈中产生交变电流D．线圈中产生为大小改变、方向不变的电流【答案】AC 阅读课文了解电磁阻尼，并观看视频阻尼摆学生思考讨论回答学生思考讨论学生思考观察回答学生思考讨论回答阅读课文掌握电磁驱动演示实验：观察铝框的运动学生思考讨论阅读课文了解电磁驱动的应用学生思考讨论电磁阻尼和电磁驱动的区别与联系学生练习 锻炼学生的自主学习能力了解安培力对线圈的运动的影响，锻炼学生的语言表达能力了解仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流的方向了解安培力的作用锻炼学生的理解能力和合作交流能力以及利用电磁阻尼解释一些物理现象锻炼学生的自主学习能力了解铝框受到安培力作用会跟着一起转动起来。加强对电磁驱动的理解锻炼学生的自主学习能力锻炼学生的语言表达能力，进一步理解电磁阻尼和电磁驱动巩固本节的知识
课堂小结 梳理自己本节所学知识进行交流 根据学生表述，查漏补缺，并有针对性地进行讲解补充。
板书 一、电磁阻尼1.定义:当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动，这种现象称为电磁阻尼。2.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。二、电磁驱动1.定义:磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动。2.应用:交流感应电动机。3电磁阻尼和电磁驱动的联系① 都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；②安培力的作用效果都是阻碍相对运动。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动
应用:磁电式仪表
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
应用:交流感应电动机、阻尼摆等
电磁驱动
电磁阻尼和电磁驱动的联系
都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；
安培力的作用效果都是阻碍相对运动。
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2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1. 著名物理学家弗曼曾设计过一个实验,如图所示,在一块绝缘圆盘上中部安一个线圈,并接有电源,圆盘的四周固定有许多带负电的小球,整个装置支撑起来。忽略各处的摩擦,当电源接通的瞬间,下列关于圆盘(俯视)的说法中正确的是( )
A.圆盘将逆时针转动 B.圆盘将顺时针转动
C.圆盘不会转动 D.无法确定圆盘是否会动
2. 下列物理情景不属于电磁阻尼应用的是（ ）
A．选用铝框做磁电式电表骨架
B． 在运输灵敏电流表时用导线把两接线柱连在一起
C． 魔术师将小圆柱形磁体从竖直放置的空心铝管上端管口放入表演失重魔术
D． 延时继电器控制高压电路开闭时
3. 为了使灵敏电流计的指针在零刻度附近快速停下，实验小组的同学利用“电磁阻尼"来实现。他们设计了如图所示的甲、乙两种方案，甲方案∶在指针转轴上装上扇形铝板，磁场位于零刻度中间；乙方案∶在指针转轴上装上扇形铝框，磁场位于零刻度中间。下列说法正确的是（ ）
A．甲方案中，铝板摆动时磁通量不变，不会产生感应电流
B．甲方案中，铝板摆动时都能产生涡流，起电磁阻尼的作用
C．乙方案中，铝框小幅度摆动时会产生感应电流
D．乙方案比甲方案更合理
4. 如图，一个铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，可以绕支点自由转动。先使铝框和磁铁静止，然后转动磁铁，若忽略空气和一切摩擦阻力，则（ ）
A．铝框与磁铁的转动方向总相同
B．铝框与磁铁的转动方向总相反
C．当磁铁停止转动后，铝框将会保持匀速转动
D．若两者静止时转动铝框，磁铁则不会转动
5. 如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁体从图示位置开始逆时针转动时，线圈仅在安培力作用下也开始转动，则：（ ）
A．线圈顺时针转动，线圈转速小于磁体转速
B．线圈逆时针转动，线圈转速等于磁体转速
C．线圈在转动过程中有感应电流
D．线圈克服安培力做功动能增加
6.物理课上,老师做了一个“神奇”的实验:如图所示,将30 cm长的铜管竖直放置,一磁性很强的磁铁从上管口由静止释放,观察到磁铁用较长时间才从下管口落出。对于这个实验现象同学们经分析讨论作出相关的判断,你认为正确的是(下落过程中不计空气阻力,磁铁与管壁没有接触)( )
A.如果磁铁的磁性足够强,磁铁会停留在铜管中,永远不落下来
B.磁铁在铜管中运动的过程中,由于不计空气阻力,所以机械能守恒
C.如果磁铁的磁性足够强,磁铁在铜管中运动时间更长,但一定会落下来
D.如果将铜管换成塑料管,磁铁从塑料管中出来也会用较长时间
7. 如图所示，铝管竖直置于水平桌面上，小磁体从铝管正上方由静止开始下落，在磁体穿过铝管的过程中，磁体不与管壁接触，且无翻转，不计空气阻力。下列选项正确的是（ ）
A．磁体做匀加速直线运动
B．磁体的机械能守恒
C．磁体动能的增加量小于重力势能的减少量
D．铝管对桌面的压力大于铝管和磁体的重力之和
8. 在油电混合小轿车上有一种装置，刹车时能将车的动能转化为电能，启动时再将电能转化为动能，从而实现节能减排。图中，甲、乙磁场方向与轮子的转轴平行，丙、丁磁场方向与轮子的转轴垂直，轮子是绝缘体，则采取下列哪个措施，能有效地借助磁场的作用，让转动的轮子停下（ ）
A．如图甲，在轮上固定如图绕制的线圈
B．如图乙，在轮上固定如图绕制的闭合线圈
C．如图丙，在轮上固定一些细金属棒，金属棒与轮子转轴平行
D．如图丁，在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行
9. 磁电式电流表是常用的电学实验器材。如图所示，电表内部由线圈、磁铁极靴、圆柱形.软铁螺旋弹簧等构成。下列说法正确的是（ ）
A．极靴与圆柱形软铁之间为匀强磁场.
B．当线圈中电流方向改变时，线圈受到的安培力方向不变
C．通电线圈通常绕在铝框上，主要因为铝的电阻率小，可以减小焦耳热的产生
D．在运输时.通常把正、负极接线柱用导线连在一起，是应用了电磁阻尼的原理
10．装在汽车上的磁性转速表就利用了电磁驱动，其工作原理如图所示，下列说法正确的是（ ）
A．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者同速转动
B．永久磁体和铝盘应装在同一转轴上，两者转动方向相反
C．永久磁体相对铝盘转动，铝盘中产生感应电流，并受洛伦兹力而转动
D．在电磁驱动的过程中，将其它形式的能转化为机械能
11.当导体在______中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是______导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
12.下列现象属电磁阻尼的是________，属电磁驱动的是________。
A．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做
B．微安表的表头在运输时要把两接线框短接
C．自制金属地雷探测器
D．交流感应电动机
E．当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动
13. 某同学在学习了涡流现象的知识后，制作了如图所示的实验装置。将一个玩具小人连接弹簧悬挂起来，玩具的底部粘上一块强磁铁，并分别制作了铝环、塑料环和带缺口的铝环。
请利用上述实验器材，通过比较的方式，分别设计一个能够演示电磁驱动和演示电磁阻尼的实验。
14. 磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是________（填“防止”或“利用”）涡流而设计的，起________（填“电磁阻尼”或“电磁驱动”）的作用。
15. 弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体．将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动较长时间才停下来．如果在磁体下端放一个固定的闭合线圈，使磁体上下振动时穿过它（如图所示），磁体就会很快停下来，解释这个现象。
参考答案
1.【答案】A
【详解】选A。线圈接通电源瞬间,则变化的磁场产生变化的电场,从而导致带电小球受到电场力,使其转动。接通电源瞬间,由于金属小球带负电,再根据电磁场理论可知,变化的磁场会产生变化电场,因此向上磁场变大,则产生顺时针方向的电场,带负电的小球受到的电场力与电场方向相反,则有逆时针方向的电场力,故圆盘将沿逆时针方向运动,A正确。
2.【答案】D
【详解】
A．常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝矿的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动,属于电磁阻尼现象。故A选项不符合题意。
B．运输过程中的震动颠簸,可能会损坏指针、线圈、游丝,短路后,产生感应电流,据楞次定律,产生电磁阻尼,减轻指针、线圈、游丝的摆动，属于电磁阻尼现象，故B选项不符合题意。
C．磁铁在下落时，导致铝管内的磁通量在变化，从而产生感应电流，会产生安培力进而阻碍磁铁的下落，属于电磁阻尼现象,故C选项不符合题意。
D．电磁铁原理是用低压控制电路控制高压工作电路，属于电流磁效应现象,则D选项符合题意。
故选D。
3.【答案】B
【详解】
AB．甲方案中，铝板摆动时，磁通量变化，产生感应电流，起电磁阻尼的作用，指针能很快停下来，故Ａ错误，B正确；
CD．乙方案中，当指针偏转角度较小时，铝框中磁通量不变，不能产生感应电流，起不到电磁阻尼的作用，指针不能很快停下，因此，甲方案更合理，故CD错误。
故选B。
4.【答案】A
【详解】
AB．由楞次定律可知，铝框的转动将阻碍其磁通量的变化，故两者转动方向相同，A正确，B错误；
C．磁铁停止转动后，铝框的转动将产生感应电流，从而铝框会受到安培力的作用，阻碍铝框的转动，故铝框会慢慢停下来，C错误；
D．两者静止时转动铝框，铝框将产生感应电流，而通电导体将产生磁场，可使磁铁转动，D错误。
故选A。
5.【答案】C
【详解】
ABC．转动磁铁时，导致线圈的磁通量增加，从而产生感应电流，出现安培力，导致线圈转动，根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，则导致线圈与磁铁转动方向相同，但快慢不一，转速比磁铁小；故AB错误，C正确；
D．线圈的转动是因为安培力对线圈做功，使线圈动能增加，故D错误。
故选C。
6. 【答案】C
【详解】如果磁铁的磁性足够强,磁铁在铜管中运动受到阻力更大,原因:当磁铁运动时才会导致铜管的磁通量发生变化,才出现感应磁场阻碍原磁场的变化,所以运动时间变长,但一定会落下,故A错误,C正确;磁铁在铜管中运动的过程中,虽不计空气阻力,但在过程中,出现安培力做功产生热能,所以机械能不守恒,故B错误;如果将铜管换成塑料管,磁铁不会受到安培力阻力,做自由落体运动,故D错误。
7.【答案】C
【详解】
A．磁体在铝管中运动的过程中，虽不计空气阻力，但在过程中，出现安培力作负功现象，从而磁体的加速度小于重力加速度；根据法拉第电磁感应定律可知，磁体运动的速度越快，则产生的感应电动势越大，所以受到的安培力也越大，所以磁体的加速度是逐渐减小的，磁体不是做匀加速运动，故A错误；
BC．磁体在整个下落过程中，除重力做功外，还有产生感应电流对应的安培力做功，导致减小的重力势能，部分转化动能外，还要产生内能，故机械能不守恒，且磁体动能的增加量小于重力势能的减少量，故B错误，C正确；
D．以铝管和磁体整体为研究对象，因磁体有向下的加速度，则整体合力向下，故地面对整体的支持力小于总重力，根据牛顿第三定律可知，铝管对桌面的压力小于铝管和磁体的重力之和，故D错误。
故选C。
8.【答案】D
【详解】
AB．图甲和图乙中当轮子转动时，穿过线圈的磁通量都是不变的，不会产生感生电流，则不会有磁场力阻碍轮子的运动，选项AB错误；
C．图丙中在轮上固定一些细金属棒，当轮子转动时会产生感应电动势，但是不会形成感应电流，则也不会产生磁场力阻碍轮子转动，选项C错误；
D．图丁中在轮上固定一些闭合金属线框，线框长边与轮子转轴平行，当轮子转动时会产生感应电动势，形成感应电流，则会产生磁场力阻碍轮子转动，使轮子很快停下来，选项D正确；
故选D。
9.【答案】D
【详解】
A．极靴与圆柱间的磁场是均匀地辐向分布，并不是匀强磁场，故A选项错误；
B．当线圈中电流方向改变时，磁场方向不变，所以线圈受到的安培力方向发生改变，故B选项错误；
C．用金属铝做线圈框架，主要的原因有：1、铝不导磁，用铝做框架可以减小对磁场的影响，保证仪表的准确性更高。2、铝材料较轻、电阻率较小，能更好地利用电磁阻尼现象，使指针迅速停下来。故C选项错误；
D．运输过程中由于振动会使指针不停摆动，可能会使指针损坏。将接线柱用导线连在一起，相当于把表的线圈电路组成闭合回路，在指针摆动过程中线圈切割磁感线产生感应电流，利用电磁阻尼原理，阻碍指针摆动，防止指针因撞击而变形，故D选项正确。
故选D。
10.【答案】D
【详解】
A．永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁体不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，故A错误；
B．该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要使减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，故B错误；
C．当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有安培力的作用，而产生一个转动的力矩，使指针转动，由于弹簧游丝的反力矩会使指针稳定在某一刻度上，故C错误；
D．在电磁驱动的过程中，通过安培力做功消耗电能转化为机械能，故D正确；
故选D。
11.【答案】磁场 阻碍
12.【答案】AB DE
【详解】
[1]电磁阻尼是指导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体运动，磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做，是利用电磁阻尼作用让指针快速停止摆动；微安表的表头在运输时要把两接线框短接，也是利用电磁阻尼作用让表头指针不发生剧烈摆动。
[2]电磁驱动是磁场相对导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动而不是阻碍导体运动，交流感应电动机是利用电磁驱动使电动机线圈转动；E选项图中B变大时，a、b在安培力的作用下沿固定光滑导轨滑动。
13.【答案】见解析
【详解】
要演示电磁驱动和演示电磁阻尼实验，必须要在圆环中产生感应电流，感应电流的磁场与玩具小人下面的磁铁作用产生阻尼作用，则必须要求圆环是闭合的铝环，不能用塑料环或带缺口的铝环。
演示电磁阻尼设计实验如下：让圆环不动，让玩具小人上下振动起来，则会发现小人的振动很快停止；
演示电磁驱动设计实验如下：先让玩具小人不动，让圆环上下振动起来，则会发现小人也很快振动起来；
14.【答案】利用 电磁阻尼
【详解】
[1][2]磁电式仪表通过给线圈通电，使其在磁场中发生偏转来带动指针偏转，进而指示示数。由于为了能够准确指示示数，导线框转动时的摩擦要尽可能的减小。这就造成了，线圈在通电转动幅度比较大，在示数比较大的时候，很容易损坏指针。并且线圈还会来回摆动，停止下来需要的时间比较长，造成使用上的不便。因此，利用吕制导线框在磁场中转动时，由于电磁感应产生的感应电流受到磁场的作用，而产生阻尼作用，防止指针过快偏转和来回摆动。故而，填写“利用”和“电磁阻尼”。
15.【答案】见解析
【详解】
当磁体穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁体靠近或离开线圈，也就使磁体振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来。
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2.32 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
人教版 高二
视频：强磁铁在铜管中慢慢下落
新知导入
学习了本节课的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
一、电磁阻尼
新知讲解
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，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
思考讨论：如图所示，一个单匝线圈落入磁场中，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。安培力对线圈的运动有什么影响？
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v
合作探究
参考答案：单匝线圈落入磁场中，磁通量增加，由楞次定律可判断出线圈此时感应电流方向为逆时针，由左手定则可判定安培力方向向上，安培力阻碍线圈的下落。
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v
i
F
合作探究
思考讨论：如图所示，磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。
合作探究
铝框
S
N
（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流沿什么方向？
合作探究
参考答案：仪表工作时指针向右偏转即铝框在向右转动过程中，磁通量在增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流的方向 (从上往下看)是逆时针，即左边电流出来，右边进去。
铝框
S
N
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新知讲解
（2）由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？
参考答案：根据左手定则，安培力方向铝框左边受向下的安培力，而右边受向上的安培力，安培力阻碍阻碍铝框的转动。
铝框
S
N
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F安
F安
视频:电磁阻尼现象
新知讲解
2.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。
新知讲解
如磁电式仪表使用时要求指针的外头很快停下来，以便准确读数。在制作磁电式仪表时，把电路板的线圈绕在铝框上，当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和铝框一起转动，铝框中产生涡流进而出现电磁阻尼的现象，使指针能很快的静止下来。
思考讨论：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起如图所示，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？
新知讲解
参考答案：接线柱连接前，晃动表壳，表针相对表盘摆动剧烈，并且不容易停止摆动，接线柱连接后，再次晃动表壳，表针相对表盘摆动轻微，并且容易停止摆动。
连接两个接线柱的导线
新知讲解
怎样解释这种差别？为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起？
参考答案：是电磁阻尼的作用。接线柱不连在一起，微安表内部线圈不是闭合回路，晃动表壳，内部的线圈也晃动，切割磁感线，由于电路不是闭合的，所以没有感应电流，因此线圈不受到安培力作用，而安培力是阻碍线圈晃动的，所以这种情况没有电磁阻尼。
用导线把微安表的两个接线柱连在一起，内部线圈电路就闭合了，再晃动表壳，线圈也晃动，线圈切割磁感线，有感应电流产生，线圈受到安培力的作用，而安培力是阻碍线圈晃动的，所以有电磁阻尼发生，那么表针相对表盘摆动轻微，并且容易停止摆动。
所以灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起，这样运输中，由于电磁阻尼，表针相对表盘摆动的幅度小，也容易停止摆动，起到保护电表表针不被碰弯的作用。
新知讲解
二、电磁驱动
1.电磁驱动：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动。
2.导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动。
特别提醒
安培力仍旧起到阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动的作用。
新知讲解
演示实验：观察铝框的运动
新知讲解
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
视频：观察铝框的运动
新知讲解
参考答案：当蹄形磁铁转动时，穿过铝框的磁通量就发生变化，铝框中会产生感应电流，铝框就会受到安培力作用会跟着一起转动起来。
新知讲解
注意：对铝框来说，安培力是动力，但安培力阻碍相对运动。
思考讨论
在演示实验中，随着蹄形磁铁转动的加快，铝框也转动得更快，那么铝框会不会跟磁铁转动得一样快呢
新知讲解
参考答案：不会，如果跟磁铁转动得一样快,铝框中的磁通量就不变了，没有感应电流,也就不会受到安培力了。
2.应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。
新知讲解
电动机
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。
新知讲解
配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动。
就这样，电动机把电能转化成机械能。
产生旋转磁场的装置
合作探究
思考讨论：请说一说电磁阻尼和电磁驱动的区别与联系是什么？
（1）电磁阻尼和电磁驱动的区别
①电磁阻尼：由于导体在磁场中运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力。
电磁驱动：由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力。
合作探究
②在电磁阻尼中，安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍物体运动；在电磁驱动中，导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动。
（2）电磁阻尼和电磁驱动的联系
① 都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；
②安培力的作用效果都是阻碍相对运动。
课堂练习
1.若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_________的作用，________使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。
安培力
安培力
课堂练习
2.如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕OO′ 轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触。当磁铁绕轴转动时，铜盘将（ ）
A．以相同的转速与磁铁同向转动
B．以较小的转速与磁铁同向转动
C．以相同的转速与磁铁反向转动
D．静止不动
B
课堂练习
3.如图所示，磁电式电流表的线圈常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，铝框的两端装有转轴，转轴的两边各有一个螺旋弹簧（绕制方向相反），关于磁电式电流表下列说法正确的是（ ）
A．线圈通电后，由于螺旋弹簧的弹力作用，可以使指针尽快稳定下来
B．线圈通电后，由于铝框中的电磁阻尼作用，可以使指针尽快稳定下来
C．线圈骨架换成塑料，通电后也可以使指针尽快稳定下来
D．在运输时要把正负接线柱用导线连在一起，主要是为了增强铝框中的电磁阻尼作用
B
课堂练习
4.(多选）关于涡流、电磁阻尼和电磁驱动，下列说法正确的是（ ）
A．超高压带电作业的工人穿戴包含金属丝织物制成的工作服是为了减少涡流
B．利用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯是为了减少变压器中的涡流
C．当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是与导体的运动方向相同
D．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，这就是电磁驱动
BD
课堂练习
5. (多选）如图所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁铁两磁极之间（两磁极间磁场可视为匀强磁场），蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动。当蹄形磁铁匀速转动时，线圈也开始转动，当线圈的转动稳定后，有（ ）
A．线圈与蹄形磁铁的转动方向相同
B．线圈与蹄形磁铁的转动方向相反
C．线圈中产生交变电流
D．线圈中产生为大小改变、方向不变的电流
AC
课堂总结
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动
电磁驱动
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
应用:交流感应电动机、阻尼摆等
应用:磁电式仪表
安培力的作用效果都是阻碍相对运动。
电磁阻尼和电磁驱动的联系
都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；
板书设计
一、电磁阻尼
1.定义:当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动，这种现象称为电磁阻尼。
2.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。
二、电磁驱动
1.定义:磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动。
板书设计
2.应用:交流感应电动机。
3.电磁阻尼和电磁驱动的联系
① 都是电磁感应现象，都遵循楞次定律；
②安培力的作用效果都是阻碍相对运动。
作业布置
1.完成课后习题4.5题
2.做本节的同步练习册
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
