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37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37张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 34.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-04-15 07:57:03 | ||
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文档简介
(共37张PPT)
洛伦兹力让自由电子在棒内发生了定向移动
动生电动势的产生是由于导体棒运动，自由电荷有了速度，
当线圈不动，磁场强度发生变化时也能产生感应电动势，是什么让自由电荷定向移动能？
磁场
变化
激发
感生
电场
力
导体中
自由电荷
定向移动
感应
电流
静止电荷
激发
静电场
感生电动势
（非静电力）
产生
感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。
E＝n
感生电动势
英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。
电子感应加速器原理
一、电磁感应现象中的感生电场
真空室
i
i
电子枪
真空室
B
i感
F洛
F洛
F洛
F洛
v
v
v
v
F
F
F
F
E感
E感
E感
E感
v0=0
真空室
B
i感
E感
E感
E感
E感
E感
i
i
1.磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。
2.感生电场的特点：
(1)感生电场的电场线是闭合的
(3)感生电场位于与磁场垂直的平面上
(2)感生电场的方向与感应电流方向一致
(4)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关
3.感生电场的方向判断：
楞次定律+右手螺旋定则。
真空室
B
I感
E感
E感
E感
E感
E感
E感
B
增加
B感
真空室
B
I感
E感
E感
E感
E感
E感
E感
B
增加
B感
电磁铁线圈产生的磁场应该怎样变化才能使电子加速？
例1 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是
A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
√
√
1. 涡流的定义
线圈中的电流随时间变化时，磁场随即变化，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。
①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。
②若金属的电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
二、涡流
电磁炉是生活中常见的一种家用电器，电磁炉的主要结构是在炉盘下有一个线圈，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，从而达到加热食物的目的。那你知道电磁炉加热食物的原理是什么吗
①电磁炉原理
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围产生迅速变化的磁场，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的
2. 涡流的应用
（1）涡流的热效应
观看实验，提问：镊子为什么会变红？
接通电源在闭合导体内会产生涡流，释放大量的热量。什么是涡流？
2. 涡流的应用
（1）涡流的热效应
②真空冶炼炉原理
冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。
（2）涡流的磁效应
①金属探测器
②安检门
当有导体通过时，导体内涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
③探雷器
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。
3 涡流的危害与防止
①危害：电动机，变压器线圈都绕在铁芯上，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。
②防止（减少涡流的途径）增大铁芯材料的电阻率；用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯
例2 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是
A．mgb B． mv2
C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋ mv2
√
(1)物块进入和离开磁场过程中，有涡流产生，造成能量损失。
(2)物块最终在磁场中做往复运动，由能量守恒可求解。
三、电磁阻尼
安培力对线框的运动有何影响？
F安
三、电磁阻尼
安培力对线框的运动有何影响？
F安
三、电磁阻尼
F安
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,安培力的总是阻碍导体的运动。这种现象称为电磁阻尼
三、电磁阻尼
F安
问题：从能量角度分析安培力对导体做负功？什么能量增加？
安培力做负功，使导体机械能转化为导体的电能
电磁阻尼应用实例：
由于铝框转动过程中会产生感应电流，感应电流产生安培力是沿什么方向？此安培力对铝框转动产生什么影响？
电磁阻尼应用实例：
电磁阻尼应用实例：
v
v
F
F
电磁阻尼应用实例：
三、电磁阻尼
四、电磁驱动
在电磁阻尼现象中，感应电流在原磁场中受到的安培力阻碍了物体的运动
感应电流在原磁场中受到的安培力能否驱动物体的运动？
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。
磁场能转化为电能和导体的机械能
四、电磁驱动
四、电磁驱动
四、电磁驱动
四、电磁驱动
情景 对导体的作用 共同表现
共同原因
阻尼
导体在磁场中运动
磁铁相对导体运动
驱动
阻碍导体和磁场的相对运动
阻碍磁通量变化
电磁阻尼和电磁驱动总结
电磁阻尼和电磁驱动总结
例3 (多选)如图是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法正确的是
A．2是磁铁，在1中产生涡流
B．1是磁铁，在2中产生涡流
C．该装置的作用是使指针能够转动
D．该装置的作用是使指针能很快地稳定
√
2是磁铁，1在2中转动，1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动，总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻碍作用，所以它能使指针很快地稳定下来，故A、D正确，B、C错误。
√
例4 如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速
D．线圈静止不动
√
洛伦兹力让自由电子在棒内发生了定向移动
动生电动势的产生是由于导体棒运动，自由电荷有了速度，
当线圈不动，磁场强度发生变化时也能产生感应电动势，是什么让自由电荷定向移动能？
磁场
变化
激发
感生
电场
力
导体中
自由电荷
定向移动
感应
电流
静止电荷
激发
静电场
感生电动势
（非静电力）
产生
感生电动势的非静电力是感生电场对电荷的作用力。
E＝n
感生电动势
英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。
电子感应加速器原理
一、电磁感应现象中的感生电场
真空室
i
i
电子枪
真空室
B
i感
F洛
F洛
F洛
F洛
v
v
v
v
F
F
F
F
E感
E感
E感
E感
v0=0
真空室
B
i感
E感
E感
E感
E感
E感
i
i
1.磁场变化时会在空间激发一种电场，称为感生电场，也叫涡旋电场。
2.感生电场的特点：
(1)感生电场的电场线是闭合的
(3)感生电场位于与磁场垂直的平面上
(2)感生电场的方向与感应电流方向一致
(4)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关
3.感生电场的方向判断：
楞次定律+右手螺旋定则。
真空室
B
I感
E感
E感
E感
E感
E感
E感
B
增加
B感
真空室
B
I感
E感
E感
E感
E感
E感
E感
B
增加
B感
电磁铁线圈产生的磁场应该怎样变化才能使电子加速？
例1 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是
A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向
D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向
√
√
1. 涡流的定义
线圈中的电流随时间变化时，磁场随即变化，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。
①涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。
②若金属的电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
二、涡流
电磁炉是生活中常见的一种家用电器，电磁炉的主要结构是在炉盘下有一个线圈，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，从而达到加热食物的目的。那你知道电磁炉加热食物的原理是什么吗
①电磁炉原理
电磁炉的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围产生迅速变化的磁场，变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的
2. 涡流的应用
（1）涡流的热效应
观看实验，提问：镊子为什么会变红？
接通电源在闭合导体内会产生涡流，释放大量的热量。什么是涡流？
2. 涡流的应用
（1）涡流的热效应
②真空冶炼炉原理
冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。
（2）涡流的磁效应
①金属探测器
②安检门
当有导体通过时，导体内涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
③探雷器
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。
3 涡流的危害与防止
①危害：电动机，变压器线圈都绕在铁芯上，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。
②防止（减少涡流的途径）增大铁芯材料的电阻率；用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯
例2 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)。一个小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是
A．mgb B． mv2
C．mg(b－a) D．mg(b－a)＋ mv2
√
(1)物块进入和离开磁场过程中，有涡流产生，造成能量损失。
(2)物块最终在磁场中做往复运动，由能量守恒可求解。
三、电磁阻尼
安培力对线框的运动有何影响？
F安
三、电磁阻尼
安培力对线框的运动有何影响？
F安
三、电磁阻尼
F安
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,安培力的总是阻碍导体的运动。这种现象称为电磁阻尼
三、电磁阻尼
F安
问题：从能量角度分析安培力对导体做负功？什么能量增加？
安培力做负功，使导体机械能转化为导体的电能
电磁阻尼应用实例：
由于铝框转动过程中会产生感应电流，感应电流产生安培力是沿什么方向？此安培力对铝框转动产生什么影响？
电磁阻尼应用实例：
电磁阻尼应用实例：
v
v
F
F
电磁阻尼应用实例：
三、电磁阻尼
四、电磁驱动
在电磁阻尼现象中，感应电流在原磁场中受到的安培力阻碍了物体的运动
感应电流在原磁场中受到的安培力能否驱动物体的运动？
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。
磁场能转化为电能和导体的机械能
四、电磁驱动
四、电磁驱动
四、电磁驱动
四、电磁驱动
情景 对导体的作用 共同表现
共同原因
阻尼
导体在磁场中运动
磁铁相对导体运动
驱动
阻碍导体和磁场的相对运动
阻碍磁通量变化
电磁阻尼和电磁驱动总结
电磁阻尼和电磁驱动总结
例3 (多选)如图是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法正确的是
A．2是磁铁，在1中产生涡流
B．1是磁铁，在2中产生涡流
C．该装置的作用是使指针能够转动
D．该装置的作用是使指针能很快地稳定
√
2是磁铁，1在2中转动，1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动，总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻碍作用，所以它能使指针很快地稳定下来，故A、D正确，B、C错误。
√
例4 如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd，磁铁和线圈都可以绕OO′轴转动，当磁铁按图示方向绕OO′轴转动时，线圈的运动情况是
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同
B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同
C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速
D．线圈静止不动
√