2.1 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课件 (共27张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册
文档属性
| 名称 | 2.1 涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课件 (共27张PPT) 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第二册 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 94.4MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-02-24 22:39:09 | ||
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文档简介
(共27张PPT)
2.3 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
人教版（2019）高中物理选择性必修第二册
新课导入
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗
一、电磁感应现象中的感生磁场
在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？
磁场
变化
感生
电场
导体中
自由电荷
感应
电流
静止电荷
静电场
感生电动势
（非静电力）
麦克斯韦的解释
激发
激发
力
形成
产生
感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。
感生电场的方向就是感生电流的方向。——安培定则
如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？
磁场变强
产生顺时针方向的感应电流
结论：感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。
静电场 感生电场
产生 由静止的电荷产生 由变化的磁场在周围空间激发
电场线特点 由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。 感应电场是一种涡旋电场，
电场线是闭合的。
电场方向判断 正电荷受力的方向 楞次定律+右手螺旋定则
静电场和感生电场的区别
真空室
i
i
i
i
应用实例：电子感应加速器
电子感应加速器加速原理：
磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
穿过真空室内磁场的方向？
由图知电子沿什么方向运动？
要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何？
由感生电场引起的磁场方向如何？
竖直向上
逆时针
顺时针
向下
原磁场在增强，即电流在增大。
二、涡流
水为什么会沸腾？
镊子为什么会变红？
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
二、涡流
1.定义：根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。
2、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
3、产生涡流的两种情况：
涡流的热效应
电磁炉
真空冶炼
高频焊接
涡流的磁效应
涡流的危害
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。
变压器铁芯
电动机铁芯
三、电磁阻尼
1.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——电磁阻尼。
2.电磁阻尼的应用
问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？
由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从前向后看产生的感应电流为逆时针方向。
2.电磁阻尼的应用
问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？
有左手定则知，此时铝框中受到的安培力与运动方向相反，
（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？
起到了阻尼作用
（4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？
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。
四、电磁驱动
1.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。
B
N
S
N
S
B
I
F
F
(1)联系：
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，阻碍导体的相对运动。
(2)区别：
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。
2.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。
磁悬浮列车也是利用电磁驱动的原理工作的。
例1．电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
B
例2．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
A
1.（多选）涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是( )
A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
B．涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率
C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力
D．待测工件可以是塑料或橡胶制品
ABC
2.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
D
3.（多选）位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中( )
A．磁铁受到螺线管水平向右的力的作用
B．磁铁受到螺线管水平向左的力的作用
C．小车向右做加速运动
D．小车先加速后减速
BC
致谢
2.3 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
人教版（2019）高中物理选择性必修第二册
新课导入
在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗
一、电磁感应现象中的感生磁场
在电磁感应中，使导体中自由电荷定向移动的作用力是什么力呢？这个力有什么特点？
磁场
变化
感生
电场
导体中
自由电荷
感应
电流
静止电荷
静电场
感生电动势
（非静电力）
麦克斯韦的解释
激发
激发
力
形成
产生
感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。
感生电场的方向就是感生电流的方向。——安培定则
如自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感应电场的方向往哪？
磁场变强
产生顺时针方向的感应电流
结论：感应电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。
静电场 感生电场
产生 由静止的电荷产生 由变化的磁场在周围空间激发
电场线特点 由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。 感应电场是一种涡旋电场，
电场线是闭合的。
电场方向判断 正电荷受力的方向 楞次定律+右手螺旋定则
静电场和感生电场的区别
真空室
i
i
i
i
应用实例：电子感应加速器
电子感应加速器加速原理：
磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
穿过真空室内磁场的方向？
由图知电子沿什么方向运动？
要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何？
由感生电场引起的磁场方向如何？
竖直向上
逆时针
顺时针
向下
原磁场在增强，即电流在增大。
二、涡流
水为什么会沸腾？
镊子为什么会变红？
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
二、涡流
1.定义：根据麦克斯韦电磁场理论，当磁场变化时，导体中的自由电子就会在感生电场的作用下定向移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流，简称涡流。
2、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
3、产生涡流的两种情况：
涡流的热效应
电磁炉
真空冶炼
高频焊接
涡流的磁效应
涡流的危害
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。
变压器铁芯
电动机铁芯
三、电磁阻尼
1.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——电磁阻尼。
2.电磁阻尼的应用
问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？
由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从前向后看产生的感应电流为逆时针方向。
2.电磁阻尼的应用
问题1：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？
有左手定则知，此时铝框中受到的安培力与运动方向相反，
（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？
起到了阻尼作用
（4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？
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。
四、电磁驱动
1.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。
B
N
S
N
S
B
I
F
F
(1)联系：
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，阻碍导体的相对运动。
(2)区别：
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。
2.电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
应用：交流感应电动机，家用电度表，车内的速度计等。
磁悬浮列车也是利用电磁驱动的原理工作的。
例1．电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（ ）
A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好
B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作
C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用
D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
B
例2．扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )
A
1.（多选）涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化。下列说法正确的是( )
A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化
B．涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率
C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力
D．待测工件可以是塑料或橡胶制品
ABC
2.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
D
3.（多选）位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中( )
A．磁铁受到螺线管水平向右的力的作用
B．磁铁受到螺线管水平向左的力的作用
C．小车向右做加速运动
D．小车先加速后减速
BC
致谢