人教版选修二 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件（38张PPT）
文档属性
| 名称 | 人教版选修二 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件（38张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 9.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-10 14:29:19 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
情境导入
既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？
复习巩固
若环中磁场向上增强，回路中是否有感应电流产生？如果环不断变粗直到变成一个圆盘，盘中是否会有感应电流产生？
若将线圈绕在铁块上，线圈中通有变化的电流，铁块中是否有感应电流产生？
1)在感生电场中放入单匝线圈能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？
2)在感生电场中放入金属圆盘能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？
感生电场
导体中自由电荷
感生电场力
感应电流
涡流
像漩涡一样
的闭合曲线
磁场增强
感生电场( 涡旋电场 )
变化的磁场在周围空间激发的电场
2、本质：电磁感应。涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场
中运动时，导体内部可以等效
成许许多多的闭合电路，当穿
过这些闭合电路的磁通量变化
时，在导体内部的这些闭合电
路中将产生感应电流。即导体
内部产生了涡流。
1、定义:当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。
一.涡流
3、条件：
（1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化
（2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路
（1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中
磁场能→电能→内能
（2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动
机械能（克服安培力做功）→电能→内能
4、产生涡流的两种情况：
5、说明：
（1）涡流的特点
金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。
（2）能量转化
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。
注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。
对涡流本质的理解
磁通量发生变化
导体内部等效许多闭合电路
涡流
产生感应电动势
电流随时间变化
导体进出磁场或在非匀强磁场中运动
2.下列做法中线圈可能产生涡流吗
A．放在匀强磁场中
B．块放在变化的磁场中
C．在匀强磁场中做匀速运动
D．在匀强磁场中做变速运动
E．在非匀强磁场中做匀速运动
F．在非匀强磁场中做匀速运动，线圈有缺口
G . 进入或离开（匀强或非匀强）磁场中
1.图中磁场垂直加在圆盘上不能产生涡流的是
6、涡流的应用——涡流的热效应
涡流
该处电阻大还是小？
真空冶炼炉
高频焊接
电磁炉
低频或直流不行？
涡流的热效应：金属块中的涡流要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
涡流热效应的应用
真空冶炼炉
电磁炉
高频焊接机
涡流的应用——涡流的磁效应
磁通量发生变化
导体内部等效许多闭合电路
涡流
产生感应电动势
电流随时间变化
（互感）反作用于线圈使仪器报警
金属探测仪
安检门
地雷探测仪
门框
~ 交流电
报警电路
线圈
涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
涡流磁效应的应用
线圈
探雷器
金属探测仪
安检门
危害：电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，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。
涡流的危害——防止
涡流的危害：
在各种电动机、变压器中，涡流是非常有害的。
它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废。
其次涡流发热要消耗额外的能量，会使电动机、变压器的效率降低。
涡流如何防止？
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
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
防止（减少涡流的途径）：
1
下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )
A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，工件电流相同，即电阻大，温度高，放热多
2
(多选)下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业。属于涡流现象的是 ( )
ABC
3
一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线圈所受安培力的方向。此时安培力对线圈的运动有什么影响？
二.涡流的机械效应
想一想
如图所示是一个单闸线圈落入磁场的过程：
（1）线圈产生的感应电流的方向？
（2）线圈所受的安培力的方向？是阻碍还是推动导体运动？
（3）从楞次定律角度分析安培力的作用效果？
（4）从能量转化角度分析安培力的作用效果？
v
a
b
c
d
楞次定律角度：
导体在磁场中运动
磁通量发生变化
安培力阻碍导体运动
阻碍作用
能量转化角度：
导体的机械能减少
安培力做负功
导体的电能增加
F安
电磁阻尼
电磁阻尼
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：磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图所示。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？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？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
★线圈在磁场中运动，感应电流所受的安培力方向总与相对运动方向相反。
★电表中使用铝框做线圈骨架的好处是铝质材料不会被磁化；不会影响电表的磁场分布；同样的铝框比铁框的电阻小,涡流强,电磁阻尼效果好,指针能很快地稳定指到读数位置上。
思考：磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图所示。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？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？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？
微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，微安表内部有磁体，有线圈。
把接线柱连在一起，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。使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。
电磁阻尼
铝框
磁电式仪表为什么用铝框做线圈骨架
灵敏电流表的表头在运输时，
为何应该把两个接线柱连在一起？
电磁阻尼
指针很快指到示数位置
电磁阻尼
降低晃动对表头的影响
电磁阻尼应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
分析下列现象的原因，并说明现象中的能量转化？
电磁阻尼
1.磁铁能使铜盘较快停下
2.线圈能使磁铁较快地停下来
3.铝管不同，磁铁下落速度也不同
用胶木管或塑料管？
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
当线圈在磁场中运动时，感应电流会使导体收到安培力，安培力的方向总阻碍导体的运动，会产生电磁阻尼现象。
一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。如果转动线圈周围的蹄形磁体，线圈是否会运动起来？为什么？
思考讨论
观看视频
（1）铝框闭合时，磁铁与铝框的旋转方向和旋转快慢有何特点？
（2）铝框不闭合时，铝框是否旋转？
磁铁的旋转磁场使铝框随着旋转
两者同向旋转，但铝框旋转的更慢些
铝框不旋转的
交流感应电动机
电磁驱动
磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的
连接到三相电源时能产生旋转的磁场
一种交流感应电动机的结构
应用：交流感应电动机：磁场能→电能→机械能
蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′ 转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时，从图示位置转过900的过程中：
（1）用右手定则或楞次定律分析线圈产生的感应电流的方向？
（2）在图示位置线圈所受的安培力的方向？是阻碍还是推动线圈运动？
在图示位置磁铁所受的安培力的方向？是阻碍还是推动磁铁运动？
（3）从楞次定律角度分析安培力对磁铁或线圈作用效果？
（4）从能量转化角度分析安培力对磁铁或线圈作用效果？
电磁阻尼和电磁驱动
电磁驱动
电磁阻尼
楞次定律角度：
磁场与导体相对运动
磁通量发生变化
安培力阻碍磁铁或推动导体运动
阻碍作用
能量转化角度：
安培力对磁铁做负功 ，安培力对导体做正功
导体的电能和动能
磁铁的机械能
电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼 电磁驱动
不同点 成因 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 由于磁场运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力
效果 安培力的方向与导体相对磁场运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功
相同点 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
电磁阻尼是导体运动(或者速度较大)时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。
电磁驱动是磁场运动，导体静止(或者速度较小)时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。
电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体相对运动。
人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？
电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
卫星部分动能转为电能
F引>F向 近心运动
轨道降低
『判一判』
(1)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。 ( )
(2)涡流有热效应，但没有磁效应。 ( )
(3)电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的。 ( )
(4)制造变压器用的铁芯是利用了涡流。 ( )
(5)发生电磁驱动时，导体与磁场的速度应相同。 ( )
√
×
√
×
×
1.如图所示，是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流
D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
2.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点在同一水平线
B．A点高于B点
C．A点低于B点
D．铜环将做等幅摆动
铜环最终的运动状态是怎样？
3.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是( )
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
铁块会被磁化，与磁铁相互吸引
铝块不会被磁化，形成涡流，与磁铁相互排斥
4、如图所示，一铜球在磁场中从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设铜球初速度为零，不计摩擦，则（ ）
A．若是匀强磁场，球上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，球上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，球上升的高度等于h
D．若是非匀强磁场，球上升的高度小于h
D
【例】(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是（ ）
A.圆盘上产生了感应电动势
B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通
量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产
生的磁场导致磁针转动
BC
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
情境导入
既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？
复习巩固
若环中磁场向上增强，回路中是否有感应电流产生？如果环不断变粗直到变成一个圆盘，盘中是否会有感应电流产生？
若将线圈绕在铁块上，线圈中通有变化的电流，铁块中是否有感应电流产生？
1)在感生电场中放入单匝线圈能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？
2)在感生电场中放入金属圆盘能否产生感应电流？若能，感应电流的形状如何？
感生电场
导体中自由电荷
感生电场力
感应电流
涡流
像漩涡一样
的闭合曲线
磁场增强
感生电场( 涡旋电场 )
变化的磁场在周围空间激发的电场
2、本质：电磁感应。涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场
中运动时，导体内部可以等效
成许许多多的闭合电路，当穿
过这些闭合电路的磁通量变化
时，在导体内部的这些闭合电
路中将产生感应电流。即导体
内部产生了涡流。
1、定义:当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。
一.涡流
3、条件：
（1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化
（2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路
（1）当导体（块状金属）处在变化的磁场中
磁场能→电能→内能
（2）让导体（块状金属）进出磁场或在非匀强磁场中运动
机械能（克服安培力做功）→电能→内能
4、产生涡流的两种情况：
5、说明：
（1）涡流的特点
金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大。
（2）能量转化
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能。
注意：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。
对涡流本质的理解
磁通量发生变化
导体内部等效许多闭合电路
涡流
产生感应电动势
电流随时间变化
导体进出磁场或在非匀强磁场中运动
2.下列做法中线圈可能产生涡流吗
A．放在匀强磁场中
B．块放在变化的磁场中
C．在匀强磁场中做匀速运动
D．在匀强磁场中做变速运动
E．在非匀强磁场中做匀速运动
F．在非匀强磁场中做匀速运动，线圈有缺口
G . 进入或离开（匀强或非匀强）磁场中
1.图中磁场垂直加在圆盘上不能产生涡流的是
6、涡流的应用——涡流的热效应
涡流
该处电阻大还是小？
真空冶炼炉
高频焊接
电磁炉
低频或直流不行？
涡流的热效应：金属块中的涡流要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
涡流热效应的应用
真空冶炼炉
电磁炉
高频焊接机
涡流的应用——涡流的磁效应
磁通量发生变化
导体内部等效许多闭合电路
涡流
产生感应电动势
电流随时间变化
（互感）反作用于线圈使仪器报警
金属探测仪
安检门
地雷探测仪
门框
~ 交流电
报警电路
线圈
涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
涡流磁效应的应用
线圈
探雷器
金属探测仪
安检门
危害：电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有铁芯结构，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。
涡流的危害——防止
涡流的危害：
在各种电动机、变压器中，涡流是非常有害的。
它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废。
其次涡流发热要消耗额外的能量，会使电动机、变压器的效率降低。
涡流如何防止？
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
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
防止（减少涡流的途径）：
1
下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅
B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成
D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( )
A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，工件电流相同，即电阻大，温度高，放热多
2
(多选)下列图中，A图是真空冶炼炉可以冶炼高质量的合金；B图是充电器工作时绕制线圈的铁芯中会发热；C图是安检门可以探测人身是否携带金属物品；D图是工人穿上金属丝织成的衣服可以高压带电作业。属于涡流现象的是 ( )
ABC
3
一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线圈所受安培力的方向。此时安培力对线圈的运动有什么影响？
二.涡流的机械效应
想一想
如图所示是一个单闸线圈落入磁场的过程：
（1）线圈产生的感应电流的方向？
（2）线圈所受的安培力的方向？是阻碍还是推动导体运动？
（3）从楞次定律角度分析安培力的作用效果？
（4）从能量转化角度分析安培力的作用效果？
v
a
b
c
d
楞次定律角度：
导体在磁场中运动
磁通量发生变化
安培力阻碍导体运动
阻碍作用
能量转化角度：
导体的机械能减少
安培力做负功
导体的电能增加
F安
电磁阻尼
电磁阻尼
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：磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图所示。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？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？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
★线圈在磁场中运动，感应电流所受的安培力方向总与相对运动方向相反。
★电表中使用铝框做线圈骨架的好处是铝质材料不会被磁化；不会影响电表的磁场分布；同样的铝框比铁框的电阻小,涡流强,电磁阻尼效果好,指针能很快地稳定指到读数位置上。
思考：磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，如图所示。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？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？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？
微安表是一种高灵敏度，高精度电流表，表内的指针因振动会产生摇摆，剧裂摇摆会使微安表造成指针打偏、降低灵敏度、或失灵等。故在运输中，用导线短路两接线柱，微安表内部有磁体，有线圈。
把接线柱连在一起，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。使表头线圈闭合产生电磁阻尼，大大降低因外界的摇摆、振动对表头的影响。
电磁阻尼
铝框
磁电式仪表为什么用铝框做线圈骨架
灵敏电流表的表头在运输时，
为何应该把两个接线柱连在一起？
电磁阻尼
指针很快指到示数位置
电磁阻尼
降低晃动对表头的影响
电磁阻尼应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
分析下列现象的原因，并说明现象中的能量转化？
电磁阻尼
1.磁铁能使铜盘较快停下
2.线圈能使磁铁较快地停下来
3.铝管不同，磁铁下落速度也不同
用胶木管或塑料管？
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球快速停下，机械能转化为电能以热的形式散发到周围的空气中。
当线圈在磁场中运动时，感应电流会使导体收到安培力，安培力的方向总阻碍导体的运动，会产生电磁阻尼现象。
一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。如果转动线圈周围的蹄形磁体，线圈是否会运动起来？为什么？
思考讨论
观看视频
（1）铝框闭合时，磁铁与铝框的旋转方向和旋转快慢有何特点？
（2）铝框不闭合时，铝框是否旋转？
磁铁的旋转磁场使铝框随着旋转
两者同向旋转，但铝框旋转的更慢些
铝框不旋转的
交流感应电动机
电磁驱动
磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的
连接到三相电源时能产生旋转的磁场
一种交流感应电动机的结构
应用：交流感应电动机：磁场能→电能→机械能
蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′ 转动。从上向下看，当磁铁逆时针转动时，从图示位置转过900的过程中：
（1）用右手定则或楞次定律分析线圈产生的感应电流的方向？
（2）在图示位置线圈所受的安培力的方向？是阻碍还是推动线圈运动？
在图示位置磁铁所受的安培力的方向？是阻碍还是推动磁铁运动？
（3）从楞次定律角度分析安培力对磁铁或线圈作用效果？
（4）从能量转化角度分析安培力对磁铁或线圈作用效果？
电磁阻尼和电磁驱动
电磁驱动
电磁阻尼
楞次定律角度：
磁场与导体相对运动
磁通量发生变化
安培力阻碍磁铁或推动导体运动
阻碍作用
能量转化角度：
安培力对磁铁做负功 ，安培力对导体做正功
导体的电能和动能
磁铁的机械能
电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼 电磁驱动
不同点 成因 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 由于磁场运动而产生感应电流，从而使导体受到安培力
效果 安培力的方向与导体相对磁场运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功
相同点 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
电磁阻尼是导体运动(或者速度较大)时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。
电磁驱动是磁场运动，导体静止(或者速度较小)时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。
电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体相对运动。
人造卫星绕地球运行时，轨道各处地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有微弱的感应电流．分析这一现象中的能量转化情形．它对卫星的运动可能产生怎样的影响？
电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
卫星部分动能转为电能
F引>F向 近心运动
轨道降低
『判一判』
(1)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。 ( )
(2)涡流有热效应，但没有磁效应。 ( )
(3)电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的。 ( )
(4)制造变压器用的铁芯是利用了涡流。 ( )
(5)发生电磁驱动时，导体与磁场的速度应相同。 ( )
√
×
√
×
×
1.如图所示，是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场
B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到
C．探测到地下的金属是因为探头中产生了涡流
D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流
2.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
A．A、B两点在同一水平线
B．A点高于B点
C．A点低于B点
D．铜环将做等幅摆动
铜环最终的运动状态是怎样？
3.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动情况是( )
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
铁块会被磁化，与磁铁相互吸引
铝块不会被磁化，形成涡流，与磁铁相互排斥
4、如图所示，一铜球在磁场中从高为h的曲面滚下，沿曲面的另一侧上升，设铜球初速度为零，不计摩擦，则（ ）
A．若是匀强磁场，球上升的高度小于h
B．若是匀强磁场，球上升的高度大于h
C．若是非匀强磁场，球上升的高度等于h
D．若是非匀强磁场，球上升的高度小于h
D
【例】(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是（ ）
A.圆盘上产生了感应电动势
B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动
C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通
量发生了变化
D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产
生的磁场导致磁针转动
BC