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2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
基础知识导学
一、涡流
1.定义：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生电流，电流在导体内自成回路，就像水中的漩涡，故叫做涡电流，简称涡流。
（涡流：变化的磁场产生漩涡状的电场，若有导体，电场驱动电荷移动，形成涡流。）
2.特点：电流在金属块内自成闭合回路，如果金属的电阻小，涡流会很强。
3.应用：
（1）冶炼合金钢的真空冶炼炉；
（2）探测地雷的探雷器；
（3）机场、车站和重要活动场所的安检门。
4.如何减小电动机与变压器的铁芯中的涡流：
（1）选用电阻率大的硅钢；
（2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
二、电磁阻尼与电磁驱动
电磁阻尼 电磁驱动
概念 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的现象 当磁场相对导体运动时，在导体中会产生感应电流，感应电流会使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来
实例 运输中的微安表表头 交流感应电动机
不同点 成因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流 由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流
效果 安培力的方向与导体运动方向相反 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动
能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，而对外做功
相同点 都是电磁感应现象，都是安培力阻碍相对运动
重难扩展问题
1.涡流定义：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生_______，电流在导体内自成回路，就像水中的_______，故叫做涡电流，简称涡流。
2.应用：
（1）___________________________________
（2）___________________________________
（3）___________________________________
基础小题试练
1.下列说法正确的是( )
A.安培力的方向总是促进导体的运动，称为电磁阻尼
B.安培力阻碍导体的运动，称为电磁驱动
C.涡流都是有害的
D.安检门利用了涡流
2.以下哪个措施是为了防止涡流的危害( )
A.电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅
B.变压器用互相绝缘的硅片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯
C.利用金属探测器探测埋在地下的地雷
D.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上
3.某同学学习了电磁感应相关知识之后，做了探究性实验：将闭合线圈按图示方式放在电子秤上，线圈上方有一N极朝下、竖直放置的条形磁铁，手握磁铁在线圈的正上方静止，此时电子秤的示数为。将磁铁N极( )
A.加速插向线圈的过程中，电子秤的示数小于
B.加速抽出线圈的过程中，电子秤的示数大于
C.加速插入线圈瞬间，线圈中感应电流沿逆时针方向（俯视）
D.加速插入线圈瞬间，线圈中感应电流沿顺时针方向（俯视）
4.如图所示是乘客通过“刷身份证”进高铁站时的情景，将身份证靠近检验口，机器感应电路中就会产生电流，从而识别乘客身份.下列物理教材上小实验能说明这一原理的是( )
A. B.
C. D.
5.动感单车车轮处的结构示意图如图所示，金属飞轮外侧的磁体与车轮不接触，但是飞轮转动时，磁体会对飞轮产生电磁阻力。拉动旋钮拉线可改变飞轮与磁体的间距。下列做法能使飞轮受到的电磁阻力增大的是( )
A.转速一定时，增大磁体和飞轮之间的距离
B.转速一定时，减小磁体和飞轮之间的距离
C.磁体和飞轮间的距离一定时，减小飞轮转速
D.保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定，将金属飞轮换为橡胶轮
6.如图所示为真空冶炼炉，真空冶炼涡流是一种利用电磁感应产生涡流的技术。通过在真空条件下对炼钢过程进行控制，可以有效地去除钢液中的气体、杂质和氧化物。下列说法正确的是( )
A.电源可以是高压直流电
B.增大电源频率，炉内金属中产生的电流增大
C.增大电源频率，炉内金属中产生的电流减小
D.增大电源频率，炉内金属中产生的电流不变
答案以及解析
1.答案：D
解析：A.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运动的现象，称为电磁阻尼，故A错误；
B.磁场相对于导体转动时，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的现象，称为电磁驱动，故B错误；
C.真空冶炼炉熔化金属、安检门等都是利用了涡流原理，这些应用都是有益于人类生产生活的应用，故涡流不一定都是有害的，故C错误；
D.安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品，故D正确。
故选D。
2.答案：B
解析：AC.电磁炉所用的锅要用金属厚平底锅、利用金属探测器探测埋在地下的地雷都是对涡流的应用，故AC错误；
B.相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯，可减小变压器中的涡流，是防止涡流的危害，故B正确；
D.磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，是利用电磁阻尼尽快使得线圈停止运动，故D错误。
故选B。
3.答案：C
解析：AB.将条形磁铁插入线圈或从线圈中抽出的过程，穿过线圈的通量发生了变化，线圈中产生了感应电流，线圈与条形磁铁会发生相互作用，根据楞次定律的准论“来拒去留”可知，在将磁铁插入线圈（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，与磁铁相互排斥，导致电子的示数大于，在抽出磁铁（无论是匀速、加速还是减速）的过程中，线与磁铁相互吸引，导致电子秤的示数小于，故AB错误；
CD.根据楞次定律可判断，将一条形磁铁的N极加速插向线圈时，线圈中产生的感应电流方向为逆时针方向（俯视），故D错误，C正确。
故选C。
4.答案：C
解析：由题意可知，刷身份证时会产生感应电流，即由磁产生电，有感应电流产生，所以其工作原理为电磁感应现象，A图中有电源，为电动机的工作原理，是根据通电导体在磁场中受力而运动的原理制成的，A错误；B图中的实验是探究通电螺线管的磁性强弱与电流大小的关系，利用了电流的磁效应，B错误；C图中没有电源，为发电机的工作原理，是根据电磁感应现象制成的，C正确；D图中为奥斯特实验，说明通电导线周围存在磁场，D错误.
5.答案：B
解析：AB.飞轮在磁场中转动，其内部产生的涡流使飞轮受到安培力，阻碍飞轮与磁场间的相对运动。飞轮转速一定时，减小磁体和飞轮之间的距离可以增强磁场，增强阻尼效应，电磁阻力增大，故A错误，B正确；
C.磁体和飞轮之间的距离一定时，减小飞轮的转速，则阻尼效应减小，电磁阻力减小，故C错误；
D.保持飞轮转速及磁体与飞轮间距一定，将金属飞轮换为橡胶轮，则不会发生电磁阻尼，电磁阻力消失，故D错误。
故选B。
6.答案：B
解析：A.该装置利用电磁感应产生涡流，电源应为高频交流电，故A错误；
BCD.增大电源频率，感应电动势增大，炉内金属中产生的感应电流增大，故B正确，CD错误。
故选B。

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