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问题：在电磁炉的炉盘下有一个线圈。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。你知道这是为什么吗
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第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
(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。
1.感生电场
(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）感生电动势大小：
感生电场对自由电荷的作用 非静电力
一.电磁感应现象中的感生磁场
学习任务一　电磁感应中的感生电场
学习任务一
感生电场：变化的磁场在周围空间激发的电场叫感生电场(涡旋电场)
感生电场
感生电场力
感生电动势
（非静电力）
感生电场应用实例---电子感应加速器
电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。
柱形电磁铁：产生变化的磁场；
环形真空管道：是电子运行的轨道；
工作过程：
磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
穿过真空室内磁场的方向？
由图知电子沿什么方向运动？
要使电子沿此方向加速，感生电场的方向如何？
由感生电场引起的磁场方向如何？
竖直向上
逆时针
顺时针
向下
原磁场在增强，即电流在增大。
电子感应加速器
思考：当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子沿图示方向加速运动？（俯视图）
它的柱形电磁铁在两极间产生磁场。在磁场中安置一个环形真空管道作为电子运行的轨道。当磁场发生变化时，就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。
例1 (多选)[2023·苍南中学月考] 如图所示,在圆柱形区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0、k为正的常数.在此区域的水平面内固定一个半径为r且内壁光滑的圆环形细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是(　 )
A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动
B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动
C.转动一周的过程中,动能增量为qkπr2
D.转动一周的过程中,动能增量为2qkπr2
学习任务一
AC
[解析] 磁感应强度B=B0+kt,可知磁场均匀增强,从上往下看,产生顺时针方向的感应电场,正电荷受力方向与电场方向相同,所以小球沿顺时针方向运动,选项A正确,B错误.
根据法拉第电磁感应定律可知,产生的感应电动势E==S=πkr2,小球转动一周的过程中,静电力做的功等于动能增量,即ΔEk=qE=qkπr2,选项C正确,D错误.
学习任务一
学习任务一
静电场 感生电场
相同点 对放入其中的电荷有力的作用,F=Eq,并能对电荷做功 不同点 产生 由静止的电荷激发 由变化的磁场激发
电场线 特点 电场线不闭合,起于正电荷,止于负电荷 电场线是闭合曲线
电场力做 功特点 静电力做功与路径无关,能建立电势能、电势的概念 电场力做功与路径有关,不能建立电势能、电势的概念
方向判断 静电场的方向与正电荷受力的方向一致 根据磁场的变化情况,楞次定律和右手螺旋定则结合判断
[科学探究]在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅(如图所示),小铁锅内放少许水,给线圈通入一随时间变化的电流.再用玻璃杯代替小铁锅,通电时间相同.
(1)小铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同(忽略热传导)
(2)你认为产生这种现象的原因是什么
学习任务二　涡流
学习任务二
[答案] 通电后铁锅中的水逐渐变热,玻璃杯中的水温不变化.
[答案] 线圈中通入变化的电流时,会产生变化的磁场,该变化的磁场在空间激发感生电场,铁锅是导体,感生电场驱动导体内的自由电荷定向移动,产生感应电流,电能转化为内能,水温升高,玻璃是绝缘体,不会产生电磁感应现象,所以玻璃杯中的水不会升温.
涡流热效应的应用
学习任务二　涡流
学习任务二
[物理观念]
涡流磁效应的应用
学习任务二　涡流
学习任务二
[物理观念]
（1）危害：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）：
①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
涡流的危害与防止
学习任务二　涡流
学习任务二
[物理观念]
例2 高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的.图为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频变化的电流,这时被冶炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快、温度易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是(　)
A.利用线圈中电流产生的焦耳热
B.利用线圈中电流产生的磁场
C.利用变化的电流的磁场在炉内金属中产生的涡流
D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电
[解析]高频感应炉的原理是给线圈通以高频变化的电流后,线圈产生高频变化的磁场,磁感线穿过金属,在金属内产生强涡流,涡流的热效应使金属熔化,选项C正确.
学习任务二
C
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，这种现象叫作电磁阻尼。
2、应用: 磁电式仪表铝框、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。
想一想：三个铝片有什么区别？为什么电磁阻尼效果不一样呢？
学习任务三　电磁阻尼和电磁驱动
学习任务三
[科学探究]
电磁阻尼
[科学探究]磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,如图所示.回答下列问题:
(1)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
学习任务三　电磁阻尼和电磁驱动
学习任务三
[答案] 仪表工作时指针向右转动,由楞次定律判断出铝框中的感应电流方向(从上往下看)沿逆时针方向.
(2)在(1)的情况下,由于铝框转动时其中产生感应电流,铝框要受到安培力,该安培力是沿什么方向的
学习任务三
[答案] 铝框中由于有感应电流,所以受到安培力作用,由左手定则判断,铝框左边受向下的安培力,而右边受向上的安培力.
(3)因产生感应电流而受到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
学习任务三
[答案] 因产生感应电流而受到的安培力阻碍铝框的转动;铝框的电阻较小,产生的感应电流较大,则受到的安培力较大,铝框又轻,这样可以使指针尽快停止摆动.
做一做：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同 怎样解释这种差别 为什么灵敏电流表在运输时总要用导体把两个接线柱连在一起
用导线把正负两个接线柱连在一起，构成一个闭合回路。这样如果它的指针摆动，就会在线圈中产生感应电流，接着出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止运动就不容易折断。
问题２：微安表的表头在运输时为何把两个接线柱连在一起？
③使指针迅速停止摆动，保护游丝，指针。
（1）内部有磁体，有线圈。
（2）
①把接线柱连在一起，线圈在摆动的时候就产生感应电流，
②这个感应电流可以阻碍线圈的摆动，
电磁阻尼
铝框
磁电式仪表为什么用铝框做线圈骨架
灵敏电流表的表头在运输时，
为何应该把两个接线柱连在一起？
电磁阻尼
指针很快指到示数位置
电磁阻尼
降低晃动对表头的影响
电磁阻尼应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
当线圈在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总阻碍导体的运动，会产生电磁阻尼现象。
一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。如果转动线圈周围的蹄形磁体，线圈是否会运动起来？为什么？
思考讨论
线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
学习任务三　电磁阻尼和电磁驱动
学习任务三
[科学探究]
电磁驱动
1、电磁驱动：当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。
连接到三相电源时能产生旋转的磁场
2、交流感应电动机利用电磁驱动的原理工作。
学习任务三　电磁阻尼和电磁驱动
学习任务三
[科学探究]
电磁驱动
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
联系：安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。
区别：①电磁阻尼是导体相对于磁场运动;
②电磁驱动是磁场相对于导体运动。
学习任务三　电磁阻尼和电磁驱动
学习任务三
[物理观念]
电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系
电磁阻尼 电磁驱动
区 别
安培力方向
本质联系 由于导体相对磁场运动
安培力方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动
由于磁场相对于导体运动
导体受安培力方向与导体运动方向相同，推动导体运动
都属于电磁感应现象，
安培力的作用效果是阻碍导体与磁场间发生相对运动
产生电流的原因
v
F
v
F
例3 [2023·春晖中学月考] 零刻度在表盘正中间的电流计,非常灵敏,通入电流后,线圈所受的安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时,指针在示数附近摆动,很难停下,使读数变得困难.在指针转轴上装上扇形铝框或扇形铝板,在合适区域加上磁场,可以解决此困难.图中合理的是(　)
学习任务三
D
[解析] 如A、C选项所示,当指针向左偏转时,铝框或铝板可能会离开磁场,产生不了涡流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,A、C不合理;
B选项中是铝框,磁场在铝框中间,当指针偏转角度较小时,铝框不能切割磁感线,不能产生感应电流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,B不合理;
D选项中是铝板,磁场在铝板中间,无论指针偏转角度大或小,都会在铝板上产生涡流,起到电磁阻尼的作用,指针会很快地停下,便于读数,D合理.
学习任务三
课 堂 小 结
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
涡流
产生
应用和防止
电磁感应现象中的感生电场
电磁阻尼和电磁驱动
课后习题
1.有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动。如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘的边缘，但并不与铜盘接触（图2.3-13），铜盘就能在较短的时间内停止。分析这个现象产生的原因。
2.如图2.3-14所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁。将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁极上下振动时穿过它，磁铁就会很快地停下来。分析这个现象的产生原因，并说明此现象中能量转化的情况。
课后习题
课后习题
3.在科技馆中常看到这样的表演：一根长1m左右的空心铝管竖直放置（图2.3-15甲），把一枚磁性比较强的小圆柱形永磁体从铝管上端放入管口，圆柱直径略小于铝管的内径。根据一般经验，小圆柱自由下落1m左右的时间不会超过0.5s，但把小圆柱从上端放入管中后，过了许久它才从铝管下端落出。小圆柱在管内运动时，没有感觉到它跟铝管内壁发生摩擦，把小圆柱靠着铝管，也不见它们相互吸引。是什么原因使小圆柱在铝管中缓慢下落呢？如果换用一条有裂缝的铝管（图2.3-15乙），圆柱在铝管中的下落就变快了。这又是为什么？
课后习题
4.人造卫星绕地球运行时，轨道各处的地磁场的强弱并不相同，因此，金属外壳的人造地球卫星运行时，外壳中总有感应电流。分析这一现象中的能量转化情形。它对卫星的运动可能产生怎样的影响？
课后习题
5.如图2.3-16所示，水平放置的绝缘桌面上有一个金属圆环，圆心的正上方有一个竖直的条形磁铁。请通过分析形成以下结论：把条形磁铁向水平方向移动时，金属圆环将受到水平方向运动的驱动力，驱动力的方向跟条形磁铁运动的方向相同。

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