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2.3 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
人教版（2019） 高二物理 选择性必修第二册
新课导入
电磁感应现象中的感生电场
涡流
电磁阻尼
电磁驱动
课堂小结
01
02
03
04
05
06
新课导入
思考：灯泡能隔空点亮吗？
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隔空点灯实验
一、电磁感应现象中的感生电场
感生电场：麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
感应电动势：如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。
如图，空间存在向上的磁场，磁场逐渐变强，空间存在自由移动的电荷是正电荷，结合感应电流的方向，想一想感生电场的方向往哪？自由电荷运动方向？
结论：感生电场方向与感应电流的方向相同，我们用判断感应电流的方向的方法判断感生电场——楞次定律+右手螺旋定则。
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静电场
感生电场
产生
由静止的电荷产生
由变化的磁场在周围空间激发
电场线特点
由正电荷发出，到负电荷终止，电场线不闭合。
感生电场是一种涡旋电场，
电场线是闭合的。
电场方向判断
正电荷受力的方向
楞次定律+右手螺旋定则
静电场和感生电场的区别
应用实例：电子感应加速器
电子感应加速器加速原理：
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。
1、穿过真空室内磁场的方向？
2、由图知电子沿什么方向运动？
3、要使电子沿此方向加速， 感生电场的方向如何？
4、由感生电场引起的磁场方向如何？
原磁场在增强，即电流在增大。
5、电磁铁线圈中的电流应如何变化？
竖直向上
逆时针
顺时针
向下
你知道电磁炉隔空点亮灯泡的原理了吗？
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1. 定义：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。
若金属电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
2. 特点：
二、涡流
涡流的热效应
电磁炉
真空冶炼
高频焊接
3、涡流的应用
涡流的磁效应
3、涡流的应用
4、涡流的危害与防止
危害：线圈中流过变化的电流，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。
防止（减少涡流的途径，以变压器为例）：
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。
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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？
【思考与讨论】
安培力 ?阻碍 ? ? 线圈的运动
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。
2.电磁阻尼的应用
问题：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（1）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？
由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从上向下看产生的感应电流为逆时针方向。
2.电磁阻尼的应用
问题：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？
（2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？
有左手定则知，此时铝框中受到的安培力与运动方向相反，
（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？
起到了阻尼作用
（4）使用铝框做线圈骨架有什么好处？
常用铝框做骨架，当线圈在磁场转动时，导致铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培力阻碍其运动，使其很快停止摆动。
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四、电磁驱动
1.电磁驱动：磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
磁悬浮列车也是利用电磁驱动的原理工作的。
(1)联系：
电磁阻尼和电磁驱动，都是由于导体相对于磁场运动引起磁通量的变化，产生感应电流，安培力的方向与导体的相对运动方向相反，阻碍导体的相对运动。
(2)区别：
电磁阻尼是导体运动（或者速度较大）时，安培力的方向与导体的运动方向相反，阻碍导体的运动。电磁驱动是磁场运动，导体静止（或者速度较小）时，安培力对导体提供动力，使导体随磁场运动。
2.电磁阻尼与电磁驱动的联系和区别
练习．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左右振动的衰减最有效的方案是(　　)
A
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课堂小结
涡流
电磁感应现象中的感生电场
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
电磁阻尼
电磁驱动
感生电场
感应电动势
涡流的应用
电磁炉、真空冶炼、
安检仪、探雷
涡流的危害与防止
变压器铁芯发热
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