2.3涡流 电磁阻尼 电磁驱动 课件（21张PPT）—2020-2021学年高二下学期物理人教版选择性必修第二册

电磁阻尼和电磁驱动
趣视频：强磁铁在铜管中慢慢下落
问题思考
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-----电磁阻尼
电磁阻尼
趣视频：电磁驱动
电磁驱动
一个闭合铝框放在蹄形磁铁的两磁极之间，蹄形磁铁和闭合铝框都可以绕OO′轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时铝框也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时铝框也逆时针转动.
答案：(1)变化.
(2)铝框内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使铝框转动起来.铝框的转速小于磁铁的转速.
根据以上现象，回答下列问题：
(1)蹄形磁铁转动时，穿过铝框的磁通量是否变化？
(2)铝框转动起来的动力是什么力？铝框的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？
电磁驱动
如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置，小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(　　)
A．在P和Q中都做自由落体运动
B．在两个下落过程中的机械能都守恒
C．在P中的下落时间比在Q中的长
D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大
电磁阻尼:磁块在铜管中运动时，铜管中产生感应电流，根据楞次定律，磁块会受到向上的磁场力-安培力,安培力阻碍磁块的运动.
磁块下落的加速度小于重力加速度，且机械能不守恒，机械能转化为电能
反馈训练
C
电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系：
1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向 ， 导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向 ， 导体运动.
2.电磁阻尼中克服 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过 做功，电能转化为导体的机械能而对外做功.
3.电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为 相对运动，应注意电磁驱动中导体的运动速度要 磁场的运动速度.
相反
阻碍
相同
推动
安培力
安培力
小于
阻碍
本课小结
涡 流
涡流：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.
如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图所示，请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？
问题思考
涡 流
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。
(1)真空冶炼炉，高频焊接
电源
焊
接
处
待焊接元件
线圈导线
涡流的热效应
（2）电磁炉的工作原理
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。
涡流的热效应
（1） 金属探测器
（2） 金属探测器
门框
~ 交流电
报警电路
线圈
涡流的应用
感生电场
一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内产生了感应电动势。这种情况下，哪一种作用扮演了非静电力的角色?
问题思考
磁场变强
电流的本质是什么？
自由电荷为什么会运动？
使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的吗？
猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力或者是其他力。
问题思考
詹姆斯·克拉克·麦克斯韦
（James Clerk Maxwell）
磁场变化时会在周围空间激发一种电场——感生电场
闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动
产生感应电流（感应电动势）
感生电场的方向就是感生电流的方向。
感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。
麦克斯韦观点
1.感生电场：
（1）定义：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场)。
（3） 电场线：是闭合的曲线。
（2）方向：就是感生电流的方向，用楞次定律判断。
2.感生电动势：
（1）定义：由感生电场产生的感应电动势。
（2）感生电动势：
感生电场对自由电荷的作用
非静电力
感生电场
3.产生感生电动势——电源
产生感应电动势的电路——内电路
它与外电路连接——闭合电路.
4.感生电场是产生感应电流或感应电动势的原因
感生电场的方向——由楞次定律判断
感生电场
如图所示，用绝缘导线绕制的闭合线圈，共100匝，线圈总电阻为R=0.5Ω，单匝线圈的面积为30cm2。整个线圈放在垂直线圈平面的匀强磁场中，如果匀强磁场以如图所示变化，求线圈中感应电流的大小Ф。
解：????????????????=0.03?0.014????/????=0.005????/????
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????Ф????????=????????????????????=1.5×10?5????
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????=????????Ф????????=1.5×10?3????
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∴????=????????=3×10?3????
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反馈训练