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(共25张PPT)
第一章 .安培力与洛伦兹力
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱
新课引入
观看视频，你能用所学知识解释以下视频中的现象吗？
一、电磁感应现象中的感生电场
【情境探究】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
要点提示
(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
如图所示,当磁场变化时,产生感生电场。感生电场的电场线是与磁场垂直的曲线。
闭合环形回路(可假定存在)的电流方向就表示感生电场的电场方向。依据实际存在的或假定存在的回路结合楞次定律判定感生电场的方向。
1.产生:
2.方向:
一、电磁感应现象中的感生电场
3、感生电场的特点：
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
(2)感生电场的电场线是闭合的
E感
E感
E感
E感
E感
(1)感生电场位于与磁场垂直的平面上
俯视图
i
i
一、电磁感应现象中的感生电场
3、感生电场的特点
(2)感生电场的电场线是闭合的
(1)感生电场位于与磁场垂直的平面上
E感
B
E感
真空室
i感
B
(3)可根据楞次定律判断感生电场的方向
B感
增加
i
增大
增大
二、涡流
如图把绝缘导线缠绕在块状的铁芯上。导线中通有交流电。过一会用手摸一下铁芯会感到什么？为什么？
参考答案：过一会用手摸一下铁芯会感到铁芯明显发热。因为当导线中通有交流电时，铁芯中就会产生一个变化的磁场，由于铁心可以看作是一个个独立的方形回路的导体，所以在这些回路中就会产生感应电流，放出热量。
问题
二、涡流
1.涡流形成的原因
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。
B
i
i
AC
二、涡流
2.涡流的应用
（1）涡流的热效应
真空冶炼炉，高频焊接
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。
抽真空
新型炉灶——电磁炉也是利用了涡流的热效应
二、涡流
2.涡流的应用
（2）涡流的磁效应
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。
安检仪、安检门可以探测人身携带的金属物品，道理和探雷器是一样的。
二、涡流
4.涡流的危害与防止
（1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流:
①使铁芯发热，
②浪费了能量，
③还可能损坏电器。
怎样减少涡流损耗？
（2）防止：
增大铁芯的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢。用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
三、电磁阻尼
如图所示，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和所受安培力的方向，安培力对线圈的运动有什么影响？
问题
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动。
问题
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上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？由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
三、电磁阻尼
提示：铝框中的涡流产生磁场，根据楞次定律，该磁场将阻碍引起涡流的磁场的变化。从力的角度分析，铝框中的安培力将阻碍铝框的转动，即产生电磁阻尼。
选用铝框做线圈骨架的原因：①铝框是导体，可产生电磁阻尼，使指针转动更趋平稳；②铝材质轻且结实。
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。
四、电磁驱动
如图所示,蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴转动。
(1)如果将磁铁拿走,轻转线圈,观察线圈的转动,若安装上磁铁,用同样的力转动线圈,你会观察到两次现象有什么不同,为什么
(2)先让线圈静止,转动磁铁,观察线圈有什么现象发生,为什么
问题
【要点提示】
(1)观察到没有磁铁时线圈转动的时间比有磁铁时转动的时间长很多。有磁铁时,线圈转动会产生感应电流,感应电流的安培力阻碍线圈的转动。
(2)观察到线圈随着磁铁的转动会慢慢转动起来。线圈中产生感应电流,感应电流的安培力阻碍线圈相对磁铁的运动,即使线圈慢慢随磁铁转动起来。
四、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。
1. 定义
B
N
S
N
S
B
I
F
F
四、电磁驱动
2. 电磁驱动应用
磁悬浮的基本原理很简单，就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，让磁铁对抗地心引力，让车辆悬浮起来（一般情况下不超过1厘米），然后利用电磁驱动力引导，推动列车前行。
（1）磁悬浮列车也是利用电磁驱动的原理工作的。
四、电磁驱动
（2）交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。
连接到三相电源时能产生旋转的磁场
一种交流感应电动机的结构
2. 电磁驱动应用
课堂小结
电磁感应现象中的感生电场
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
典例探究
【例1】物理学的基本原理在生产生活中有着广泛应用．下面列举的四种器件中，在工作时利用了电磁感应现象的是(　　)
【解析】电磁炉利用电磁感应现象产生感应电流，从而产生焦耳热，D正确；A是利用带电粒子在磁场中的偏转，B、C是利用电流的热效应，A、B、C错误．
D
典例探究
【例2】现代科学研究中常用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场加速电子的设备,如图甲。电子感应加速器主要有上、下电磁铁磁极和环形真空盒组成。当电磁铁绕组通以变化的电流时,产生变化的磁场,穿过真空盒所包围的区域内的磁通量也随时间变化,这时真空盒空间内就产生感应涡旋电场,电子将在涡旋电场作用下加速。如图乙所示(上图为侧视图、下图为真空盒的俯视图),若电子被“约束”在半径为R的圆周上运动,当电磁铁绕组通有图中所示的电流时(　　)
A.若电子沿逆时针运动,保持电流的方向不变,当电流增大时,电子将加速
B.若电子沿顺时针运动,保持电流的方向不变,当电流增大时,电子将加速
C.若电子沿逆时针运动,保持电流的方向不变,当电流减小时,电子将加速
D.被加速时电子做圆周运动的周期不变
典例探究
【解析 】当电磁铁绕组通有题图中所示的电流时,由安培定则可知将产生向上的磁场,当电磁铁绕组中电流增大时,根据楞次定律和安培定则可知,这时真空盒空间内产生顺时针方向的感生电场,电子沿逆时针运动,电子将加速,选项A正确,选项B、C错误;由于电子被“约束”在半径为R的圆周上运动,被加速时电子做圆周运动的周期减小,选项D错误。
典例探究
【例3】 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4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其左右振动的衰减最有效的方案是(　　)
A
典例探究
【例4】 (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(　　)
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
BC
共筑孩子成才路主题家长会
谢谢聆听
演示完毕感谢您的观看

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