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2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
这两种炉具工作原理相同吗？
普通电炉是电炉丝发热后将热量传导到锅具上，电磁炉的工作原理则和电磁感应现象有关。
本节课我们来学习与电磁感应有关的一些现象及其应用。
1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。2.知道涡流，通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用。
学习目标
3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理
4.了解电磁阻尼和电磁驱动在生产和生活中的应用
1.感生电场：麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种 ，这种 与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作 。2.感生电动势：如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在 . 的作用下做定向运动，产生 ，也就是说导体中产生了感应电动势，也叫作 。3．感应电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可由 定律判断。
一、电磁感应现象中的感生电场
思考：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，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，哪种作用扮演了非静电力的角色？
总结：(1)静电场是由电荷激发而产生的，感生电场是由变化的磁场激发而产生的。(2)静电场的电场线 （ 填“不闭合”或“闭合”）的，而感生电场的电场线是 的。
A．小球速度变大
B．小球速度变小
C．小球速度不变
D．小球速度可能变大也可能变小
例1．如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽。有一质量为m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动。现加一竖直向上的均匀增大的匀强磁场，则（　　）
A
1．（多选）关于感生电场，下列说法中正确的是(　 )A．感生电场由变化的磁场产生
B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场C．感生电场的方向可以用楞次定律来判定D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
2.（多选）空间出现了如图所示的一组闭合电场线（方向如图中箭头所示），其产生的原因可能是（ ）
A．有沿P指向Q的恒定电流B．有沿Q指向P的磁场且在逐渐减小C．有沿P指向Q的恒定磁场D．有沿P指向Q的磁场且在逐渐增强
AC
BD
巩固练习
3.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使电子加速的设备，它的基本原理如图所示，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁铁线圈通交变电流，电子在半径不变的轨道上做加速圆周运动。上图为侧视图，如图为真空室的俯视图。从上向下看，如果电子沿逆时针方向运动，则（　　）
A．电子加速时受到的洛伦兹力大小可能不变B．在交变电流的一个周期内，电子可以一直加速C．电子每运动一周，动能的增加量一定相同D．当线圈电流与图示方向一致，电流变大，电子加速
D
二、涡流
1．定义：当某线圈中的电流随时间变化时，由于 ，这个线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内产生的像水中的漩涡状的 电流。2．应用：(1)涡流热效应： 、 等。(2)涡流磁效应： 、 等。3．防止：电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。(1)途径一：增大铁芯材料的 ，常用的铁芯材料是硅钢。(2)途径二：用相互绝缘的 叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。
例2．电磁炉又名电磁灶（图1），它无须明火或传导式加热而让热直接在锅底产生，因此热效率得到了极大的提高。图2是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是（　　）
A．电磁炉通电线圈加直流电，电流越大，电磁炉加热效果越好B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作C．在锅和电磁炉中间放一绝缘物质，电磁炉不能起到加热作用D．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差
B
1、（多选）涡流检测是工业上无损检测的方法之一。如图所示，线圈中通以一定频率的正弦交流电，靠近待测工件时，工件内会产生涡流，同时线圈中的电流受涡流影响也会发生变化下列说法正确的是(　 )
A．涡流的磁场总是要阻碍穿过工件磁通量的变化B．涡流的频率等于通入线圈的交流电的频率C．通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力D．待测工件可以是塑料或橡胶制品
巩固练习
ABC
2、(多选)变压器的铁芯是用薄硅钢片叠压而成的(如图所示)，而不是采用一整块硅钢铁芯，这是为了( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
D．增大铁芯中的电阻，以减小放出的热量
BD
思考：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？
F
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。
三、电磁阻尼与电磁驱动1. 电磁阻尼（1）概念：当导体在磁场中运动时， 会使导体受到安培力，安培力的方向总是 运动的现象。
思考：磁电式仪表为什么用铝框做骨架？
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。
假定仪表工作时指针向右转动。铝框中的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，安垃力是沿什么方向的？安培力对铝框的转动产生什么影响？
做一做：微安表的表头在运输时为何要用导线把两个接线柱连接在一起？
构成闭合回路，利用电磁阻尼现象，减小表针晃动。
2.电磁驱动（1）概念：磁场相对导体转动时，导体中产生 ， 使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来的现象。（2）应用： 。
一种交流感应电动机的结构
例3.(多选)位于光滑水平面的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线水平穿过，如图所示，在此过程中(　 )
A．磁铁受到螺线管水平向右的力的作用B．磁铁受到螺线管水平向左的力的作用
C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速
练习1、(多选)电表中的指针和电磁阻尼器如图所示，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
BC
AD
A．产生逆时针方向的感应电流，导线环上端向纸里、下端向纸外随磁铁转动
B．产生顺时针方向的感应电流，导线环上端向纸外、下端向纸里转动C．产生逆时针方向的感应电流，导线环并不转动D．产生顺时针方向的感应电流，导线环并不转动
练习2、如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和导线环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴转动，且N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，导线环将( )
A
电磁阻尼与电磁驱动比较
电磁阻尼 电磁驱动
成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的
效果 安培力方向与导体运动方向 ，为 力 安培力方向与导体运动方向 ，为 力
能量转化 克服 做功，其他形式的能转化为 能，最终转化为内能 磁场能转化为 能，通过 做功，电能转化为导体的机械能
共同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是 （填“阻碍”或“促进”）导体与磁场间的相对运动
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁感应现象中的感生电场
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
感生电动势
电子感应加速器
涡流
由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流
实质、特点、应用
危害及减小涡流的途径
1.桌面上放一铜片，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力（ ）
A．增大
B．减小
C．不变
D．无法判断是否变化
A
N
S
课堂检测
2．如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕OO′轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕OO′轴转动时，铜盘将( ) A．以相同的转速与磁铁同向转动 B．以较小的转速与磁铁同向转动 C．以相同的转速与磁铁反向转动 D．静止不动
B

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