高中物理選擇性必修第二冊

人教版3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動1.知道感生電場的產(chǎn)生。2.知道渦流是如何產(chǎn)生的。3.知道渦流對我們有不利和有利兩方面的影響,以及如何利用和防止渦流。4.知道電磁阻尼和電磁驅(qū)動。1.感生電場19世紀(jì)60年代,英國物理學(xué)家①

麥克斯韋

在他的電磁場理論中指出:磁場②

變化

時能在周圍空間激發(fā)電場,這種電場與靜電場不同,它不是由電荷產(chǎn)生的,我們把它叫作感生電場。2.感生電動勢磁場變化時會在周圍空間激發(fā)感生電場,處在感生電場中的閉合導(dǎo)體中的自由電荷在感生電場的作用下做定向移動,產(chǎn)生感應(yīng)電流,或者說,導(dǎo)體中產(chǎn)生了感應(yīng)電動勢。由③

感生電場

產(chǎn)生的電動勢叫作感生電動勢。1|電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場感生電動勢的大小可由法拉第電磁感應(yīng)定律求解,公式為E=④

n

。感生電動勢的方向與感生電場的方向⑤

相同

,與感應(yīng)電流的方向⑥

相同

。3.感生電動勢中的非靜電力⑦

感生電場

對自由電荷的作用力。易錯警示

塊狀金屬在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動時,穿過金屬塊的磁通量不變,金屬塊中不

產(chǎn)生渦流。概念由于⑧

電磁感應(yīng)

,在導(dǎo)體中產(chǎn)生的像水中的旋渦的感應(yīng)電流特點(diǎn)整塊金屬的電阻很小,渦流往往⑨

很強(qiáng)

,產(chǎn)生的熱量⑩

很多

應(yīng)用(1)渦流熱效應(yīng)的應(yīng)用:如

真空冶煉爐

。(2)渦流磁效應(yīng)的應(yīng)用:如

探雷器

、

安檢門

防止電動機(jī)、變壓器等設(shè)備中應(yīng)防止鐵芯中渦流過大而導(dǎo)致浪費(fèi)能量,損壞電器。(1)途徑一:增大鐵芯材料的

電阻率

;(2)途徑二:用相互絕緣的

硅鋼片

疊成的鐵芯代替整塊硅鋼鐵芯2|渦流概念當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動時,

感應(yīng)電流

會使導(dǎo)體受到安培力,安培力的方向總是

阻礙

導(dǎo)體運(yùn)動的現(xiàn)象稱為電磁阻尼應(yīng)用磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速

停止擺動

,便于讀數(shù)3|電磁阻尼4|電磁驅(qū)動概念磁場相對于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動時,導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到

安培力

的作用,

安培力

使導(dǎo)體運(yùn)動起來,這種作用常常稱為電磁驅(qū)動應(yīng)用交流感應(yīng)電動機(jī)知識拓展如圖所示,轉(zhuǎn)動手柄時,蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動,穿過鋁框的磁通量發(fā)生變化,根據(jù)

楞次定律可知,此時鋁框中有感應(yīng)電流產(chǎn)生,以阻礙磁通量的變化,因而鋁框就隨磁

鐵的轉(zhuǎn)動而轉(zhuǎn)動,轉(zhuǎn)動方向與磁鐵相同,但一定比磁鐵轉(zhuǎn)動得慢一些。1.電磁爐已走進(jìn)千家萬戶。電磁爐是利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場,該磁場會使鍋底產(chǎn)生渦流,自行發(fā)熱,從而加熱鍋內(nèi)的食物。不銹鋼制品可用來制作電磁爐鍋。(√)2.探雷器通常由探頭、信號處理單元和報(bào)警裝置三大部分組成。通過探頭輻射的

電磁場去探測可能存在的金屬地雷,其原理是金屬物體產(chǎn)生渦流,渦流產(chǎn)生的磁場

引起了報(bào)警器報(bào)警。

(√)3.渦流有熱效應(yīng),但沒有磁效應(yīng)。

(

?)任何電流都具有熱效應(yīng)和磁效應(yīng),故該辨析錯誤。4.在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流。

(

?)5.家用微波爐和家用電磁爐的工作原理都與渦流有關(guān)。

(

?)微波爐的工作原理與渦流無關(guān),故該辨析錯誤。6.電磁驅(qū)動使電能轉(zhuǎn)化為動能。

(√)判斷正誤，正確的畫“√”，錯誤的畫“?”。1|對渦流的理解情境

安檢門是一種檢測人員有無攜帶金屬物品的探測裝置,又稱金屬探測門。

安檢門主要應(yīng)用在機(jī)場、車站等人流量較大的公共場所,用來檢查人是否攜帶違

禁的金屬制品,如槍支、管制刀具等。少數(shù)高檔安檢門可以做到:當(dāng)被檢查人員從

安檢門通過,人所攜帶的金屬超過根據(jù)重量、數(shù)量和形狀預(yù)先設(shè)定好的參數(shù)值時,

安檢門即刻報(bào)警,并顯示造成報(bào)警的金屬所在區(qū)域,讓安檢人員及時發(fā)現(xiàn)該人所隨

身攜帶的金屬物品。問題1.安檢門利用渦流探測人所攜帶的金屬物品原理是怎樣的?提示:安檢門中有一個通有交變電流的線圈,當(dāng)線圈周圍有金屬物品時,金屬物品中

會產(chǎn)生渦流,渦流的磁場反過來影響線圈中的電流,使安檢門報(bào)警。2.如果安檢門“門框”的線圈中通有恒定電流,安檢門能否正常工作?提示:不能。渦流的本質(zhì)渦流的本質(zhì)是由于電磁感應(yīng)而產(chǎn)生的感應(yīng)電流,與一般導(dǎo)體或線圈的最大區(qū)別是

金屬塊內(nèi)自成閉合回路,但它同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律。產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)把金屬塊放在變化的磁場中;(2)讓金屬塊進(jìn)出磁場或者在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動。能量變化伴隨著渦流現(xiàn)象,其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能,并最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(1)如果把金屬塊放在變化的磁場中,則磁場能轉(zhuǎn)化為電能并最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。(2)如果讓金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動,則由于克服安培力做功,金屬塊

的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能并最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。2|電磁阻尼和電磁驅(qū)動

電磁阻尼電磁驅(qū)動不同點(diǎn)成因由于導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力由于磁場運(yùn)動引起磁通量的變化而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而使導(dǎo)體受到安培力效果導(dǎo)體所受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相反,阻礙導(dǎo)體運(yùn)動導(dǎo)體所受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相同,推動導(dǎo)體運(yùn)動能量轉(zhuǎn)化導(dǎo)體克服安培力做功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能由于電磁感應(yīng),磁場能轉(zhuǎn)化為電能,