物理人教版（2019）选择性必修第二册2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（共20张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）选择性必修第二册2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（共20张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 36.5MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-03-14 08:06:30 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
梓涵的同学雨桐，毕业后一直住在天嘉水晶城公寓，最近结识了文学系毕业的宇轩，宇轩心思细腻，在得知雨桐喜欢煲汤，但公寓没有煤气后，到欧亚超市为雨桐买了最好的电磁炉，和最贵的砂锅，作为三八节的礼物送给了雨桐，可从那以后，雨桐对宇轩的态度冷淡很多。
你知道是为什么吗？
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
——shuaiestchi
如图所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流。
(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系
如何判断感生电场的方向
(2)上述情况下，哪种作用力扮演了电源中非静
电力的角色
B
E
情境探究
(1)感应电流的方向与正电荷移动的方向相同,感生电场的方向与正电荷受力的方向相同,因此,感生电场的方向与感应电流的方向相同,感生电场的方向可以用楞次定律判定。
(2)感生电场对自由电荷的作用力。
一、电磁感应现象中的感生电场
感生电场：麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
感应电动势：如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。
例1 (多选)[2021·辽宁沈阳二中月考] 如图所示,在圆柱形区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0、k为正的常数.在此区域的水平面内固定一个半径为r且内壁光滑的圆环形细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是( )
A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动
B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动
C.转动一周的过程中,动能增量为qkπr2
D.转动一周的过程中,动能增量为2qkπr2
AC
二、涡流
1. 定义：线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。
若金属电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
2. 特点：
3. 应用
（1）涡流热效应：真空冶炼炉，高频焊接，电磁炉。
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。
你知道雨桐不高兴的原因了吗？
（2）涡流磁效应：金属探测器、安检门等。
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
涡流是不是都是有利的呢？
4、涡流的危害与防止
危害：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。
防止（减少涡流的途径，以变压器为例）：
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。
例2 高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的.图为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频变化的电流,这时被冶炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快、温度易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是( )
A.利用线圈中电流产生的焦耳热
B.利用线圈中电流产生的磁场
C.利用变化的电流的磁场在炉内金属中产生的涡流
D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电
C
例3.(多选)图中四个图都与涡流有关,其中说法正确的是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的
C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流
AD
三、电磁阻尼和电磁驱动
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。
1.电磁驱动：如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，安培力使导体运动起来——电磁驱动。
B
例4．扫描隧道显微镜可探测样品表面原子尺寸上的形貌。为了有效减弱外界振动对它的扰动，在其圆盘周边沿其径向对称竖直安装若干对紫铜薄板，图示为其中的一个紫铜薄板，利用磁场来衰减其微小振动，按四种方法施加恒定磁场，则对铜板上下及其左右振动的衰减最有效的方法是（ ）
例5.(多选)如图3所示，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，则( )
BC
A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C.线圈转动时将产生大小、方向周期性变化的电流
D.线圈转动时感应电流的方向始终是abcda
电磁感应现象中的感生电场和感生电动势
涡流
电磁阻尼和电磁驱动
产生
应用和防止
电磁阻尼
电磁驱动
四、课堂小结
练习1.如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ）
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
h
BD
五、课堂练习
练习2. 如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )
A．恒定直流、小铁锅
B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅
D．变化的电流、玻璃杯
C
你学会了吗？
梓涵的同学雨桐，毕业后一直住在天嘉水晶城公寓，最近结识了文学系毕业的宇轩，宇轩心思细腻，在得知雨桐喜欢煲汤，但公寓没有煤气后，到欧亚超市为雨桐买了最好的电磁炉，和最贵的砂锅，作为三八节的礼物送给了雨桐，可从那以后，雨桐对宇轩的态度冷淡很多。
你知道是为什么吗？
2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
——shuaiestchi
如图所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流。
(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系
如何判断感生电场的方向
(2)上述情况下，哪种作用力扮演了电源中非静
电力的角色
B
E
情境探究
(1)感应电流的方向与正电荷移动的方向相同,感生电场的方向与正电荷受力的方向相同,因此,感生电场的方向与感应电流的方向相同,感生电场的方向可以用楞次定律判定。
(2)感生电场对自由电荷的作用力。
一、电磁感应现象中的感生电场
感生电场：麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
感应电动势：如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。
例1 (多选)[2021·辽宁沈阳二中月考] 如图所示,在圆柱形区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0、k为正的常数.在此区域的水平面内固定一个半径为r且内壁光滑的圆环形细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是( )
A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动
B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动
C.转动一周的过程中,动能增量为qkπr2
D.转动一周的过程中,动能增量为2qkπr2
AC
二、涡流
1. 定义：线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，靠近它的导体内会产生漩涡状电流，叫做涡电流，简称涡流。
若金属电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
2. 特点：
3. 应用
（1）涡流热效应：真空冶炼炉，高频焊接，电磁炉。
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。
你知道雨桐不高兴的原因了吗？
（2）涡流磁效应：金属探测器、安检门等。
探雷器的长柄线圈中，通有变化的电流，在其周围就产生变化的磁场埋在地下的金属物品，由于电磁感应而形成涡流，涡流的磁场反过来又作用于线圈，使仪器报警。
涡流是不是都是有利的呢？
4、涡流的危害与防止
危害：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。
防止（减少涡流的途径，以变压器为例）：
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。
例2 高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的.图为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频变化的电流,这时被冶炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快、温度易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是( )
A.利用线圈中电流产生的焦耳热
B.利用线圈中电流产生的磁场
C.利用变化的电流的磁场在炉内金属中产生的涡流
D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电
C
例3.(多选)图中四个图都与涡流有关,其中说法正确的是( )
A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置
B.自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的
C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物
D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流
AD
三、电磁阻尼和电磁驱动
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。
1.电磁驱动：如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，安培力使导体运动起来——电磁驱动。
B
例4．扫描隧道显微镜可探测样品表面原子尺寸上的形貌。为了有效减弱外界振动对它的扰动，在其圆盘周边沿其径向对称竖直安装若干对紫铜薄板，图示为其中的一个紫铜薄板，利用磁场来衰减其微小振动，按四种方法施加恒定磁场，则对铜板上下及其左右振动的衰减最有效的方法是（ ）
例5.(多选)如图3所示，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，则( )
BC
A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小
C.线圈转动时将产生大小、方向周期性变化的电流
D.线圈转动时感应电流的方向始终是abcda
电磁感应现象中的感生电场和感生电动势
涡流
电磁阻尼和电磁驱动
产生
应用和防止
电磁阻尼
电磁驱动
四、课堂小结
练习1.如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ ）
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
h
BD
五、课堂练习
练习2. 如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )
A．恒定直流、小铁锅
B．恒定直流、玻璃杯
C．变化的电流、小铁锅
D．变化的电流、玻璃杯
C
你学会了吗？