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高中物理教科版（2019）选择性必修第二册
第二章 电磁感应及其应用
第3节 涡流 电磁阻尼 电磁驱动
在的炉盘下有一个线圈。用电磁炉加热时，它的盘面并不发热，上面放置铁锅的却会发热。这是为什么呢
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1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理。
2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用(重点)。
3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用(重难点)。
麦克斯韦
麦克斯韦认为
磁场变化时会在周围空间激发一种电场——感生电场
闭合导体中的自由电荷在这种电场中做定向运动
产生感应电流（感生电动势）
感生电场的方向就是感生电流的方向。
感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力。
1.感生电场
变化的
磁场
激发
感生
电场
力
自由电荷
形成
闭合
回路
感应
电流
（非静电力）
产生
感生电动势
如果感应电动势是由感生电场产生的它也叫作感生电动势。
1.感生电场
这种电场与静电场不同，不是由电荷产生。
静电场和感生电场的区别
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。 感应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 感生电流的方向
（楞次定律）
1.感生电场
1.功能：现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。
2.结构：如图，上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。
电子感应加速器
1.感生电场
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。
1.感生电场
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：
2.涡流
涡流产生的原因
变化的电流
产生变化的磁场
闭合导体
形成涡流
电流磁效应
麦克斯韦电磁场理论
非静电力作用
激发感生电场
空间存在
2.涡流
(一)涡流的热效应
1.电磁炉
AC
2.涡流
2.真空冶炼炉
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。
涡流冶炼的优点：
加热快、能耗少、
易控温、无杂质
(二)涡流的磁效应——金属探测器、安检门
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。
2.涡流
3.涡流的危害与防止
怎样减少涡流损耗？
交变电流
交变电流
整块铁心
彼此绝缘的薄片
（1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流:
（2）防止：
①使铁芯发热
②浪费能量
③可能损坏电器。
2.涡流
电磁阻尼现象：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，这种现象称为电磁阻尼。
汽车的电磁制动
导体在磁场中运动
磁电式仪表
电磁阻尼
如图所示，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。
思考与讨论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？
分析：仪表工作时指针向右偏转即铝框在向右转动过程中，磁通量在增加，根据楞次定律可知，产生的感应电流的方向 (从上往下看)是逆时针，即左边电流出来，右边进去。
电磁阻尼
思考与讨论2：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？
分析：根据左手定则，安培力方向铝框左边受向下的安培力，而右边受向上的安培力，安培力阻碍阻碍铝框的转动。
＋
I
FA
FA
电磁阻尼
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如图所示，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？
分析：接线柱连接前，晃动表壳，表针相对表盘摆动剧烈，并且不容易停止摆动，接线柱连接后，再次晃动表壳，表针相对表盘摆动轻微，并且容易停止摆动。
电磁驱动
如图所示，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动？
电磁驱动
概念：如果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，这种作用常常称为电磁驱动。
电磁驱动
应用：交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动。就这样，电动机把电能转化成机械能。
电磁驱动
1.电磁炉（图甲）是目前家庭常用的炊具，具有无明火、无污染、高效节能等优点。某同学依据电磁炉原理自己制作了一个简易电磁炉，其结构简图如图乙所示。在线圈上放置一盛有冷水的金属杯，接通交流电源，一段时间后杯内的水就会沸腾起来。
下列说法正确的是（　　）
A．家用电磁炉工作时，利用其面板产生的涡流来加热食物
B．家用电磁炉的锅用铁而不用陶瓷材料，主要是因为陶瓷的导热性能较差
C．简易电磁炉工作时，利用自感产生的电流来加热水
D．仅增大简易电磁炉所接交流电源的频率，可以缩短从开始加热到水达到沸腾的时间
C
2、如图所示，“中国第一高楼”上海中心大厦上的阻尼器，该阻尼器首次采用了电涡流技术，底部附着永磁铁的质量块摆动通过导体板上方时，导体板内产生涡流。关于阻尼器，下列说法正确的是（ ）
A．阻尼器摆动时产生的涡流源于外部电源供电
B．阻尼器最终将机械能转化为内能
C．风速越大，导体板中磁通量变化率越小
D．阻尼器摆动时产生的涡流源于电流的磁效应现象
B
一. 电磁感应现象中的感生电场
二. 涡流
三.电磁阻尼与电磁驱动

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