电磁阻尼和电磁驱动

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第2章 3 《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》课件ppt

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。
2.应用:交流感应电动机。
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1.判断正误,判断结果为错误的小题请说明原因。
(1)涡流跟平时常见的感应电流一样,都是因为穿过导体的磁通量变化而产
生的。(
)
解析涡流本质上是感应电流,是自身构成回路,是在穿过导体的磁通量变
化时产生的。
B.当磁感应强度均匀增大时,感生电场的电场线
从上向下看应为逆时针方向
C.当磁感应强度均匀减小时,感生电场的电场线
从上向下看应为顺时针方向
D.当磁感应强度均匀减小时,感生电场的电场线
从上向下看应为逆时针方向
解析感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定,原磁场向上且磁感应强度
在增大,在周围有闭合导线的情况下,感应电流的磁场方向应与原磁场方向
答案 √
(2)涡流有热效应,但没有磁效应。(
解析涡流既有热效应,又有磁效应。
答案 ×
)
(3)在硅钢中不能产生涡流。(
)
解析硅钢电阻率大,产生的涡流较小,但仍能产生涡流。
答案 ×
(4)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象,都遵循楞次定律和法拉第电磁
感应定律。(
)
解析电磁阻尼、电磁驱动都是由于磁通量的变化引起的,所以都遵循楞次
(物理观念)
思维导图
课前篇自主预习
必备知识
一、电磁感应现象中的感生电场
一个闭合回路静止于磁场中,由于磁场强弱的变化,闭合电路内将会产生感
应电动势。
1.感生电场:磁场变化时会在空间激发一种电场,我们把它叫作感生电场。
2.感生电动势:由感生电场产生的感应电动势。
3.感生电场的方向:与所产生的感应电流的方向相同,可根据楞次定律和

涡流,电磁阻尼和电磁驱动

注意：涡流的本质是电磁感应现象，与一般导体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路，它同样遵守电磁感应定律．
5.应用与预防
A）应用：（1）涡流的热效应：高频真空冶炼炉（2）涡流的磁效应：探雷器，安检门
B）预防方法：（1）增大铁心材料的电阻率（2）用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯
【答案】 B 【点评】产生涡流的条件是：金属球的磁通量变化．
2）如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿
曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（ BD） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的
电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的
电阻大
3．可以产生涡流的两种情况
(1)把块状金属放在变化的磁场中．
(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
4．能量转化：
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功．金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能．
二、电磁阻尼 1）定义：当导体在磁场中运动时，如导体中出现涡流，即感应电流，感应电流会受到安培力作用，安培力的作用总是_阻__碍___导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼．
V0
三、电磁驱动 1）定义：如果磁场相对于导体运动，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，这种作用就是电磁驱动．

0311涡流、电磁阻尼和电磁驱动

涡流的应用
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。
涡流的应用
机场、车站及重要场所的安检门及工作人员手上的探测器，也是利用与探雷器类似的电磁感应原理使仪器报警，来探测进出人员身上携带的金属物品。
生，环受到磁场力作用去阻碍环与磁场间的相对运动，使环损失一部
分机械能向电能转化，所以环上升的高度小于h。因此答案D正确。
例3、如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是 A．铁 B．木 C．铜 D．铝
取一灵敏电流计，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把灵敏电流计的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况与上次有什么不同，怎样解释这种差别？
演示实验4
三、电磁驱动
磁场相对于导体运动时，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，这种现象
称为电磁驱动。
电磁驱动的应用
交流感应电动机
例1、如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
一、涡流
当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫流的应用高频焊接

涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件

2.电磁驱动
一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图 4 所示，蹄形磁铁和闭合
线圈都可以绕 OO′轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，
当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.
根据以上现象，回答下列问题：
(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？
(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相
一、涡流
1.如图 1 所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？
答案根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场会在其周围
空间产生感生电场，感生电场对导体中的自由电荷产生的
电场力会使电荷定向移动，从而形成电流.
图1
图2
2.如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图 2 所示.请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？
同吗？
图4
答案 (1)变化.
(2)线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.
[要点提炼] 电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系：
1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动.
A.t1＞t2，v1＞v2
图9 B.t1＝t2，v1＝v2 C.t1＜t2，v1＜v2
D.t1＜t2，v1＞v2
解析开关 S 断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍作用，故磁铁自由下落，a＝g；当 S 闭合时，线圈中有感应电流，对磁铁有阻碍作用，故 a＜g.所以 t1＜t2，v1＞v2.
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高中物理之涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点

高中物理之涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点涡流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感应电流，电流在导体内形成闭合回路，很像水的旋涡，把它叫做涡电流，简称涡流。

特点整块金属的电阻很小，涡流往往很大。

产生机理处在磁场中的导体，只要磁场变化就会引起导体中的磁通量的变化，导体中就有感应电动势，这一电动势在导体内部构成回路。

导体内就有感应电流，因为这种电流像水中的旋涡，所以称为涡流。

在大块的金属内部，由于金属块的电阻很小，所以涡电流很大，能够产生很大的热量。

严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡电流的大小有区别，所以一些微弱的涡电流就被我们忽视了。

应用热效应磁效应减少涡流的途径①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。

②用互相绝缘的的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。

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，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。

电磁阻尼是导体相对磁场运动时，感应电流使导体受到的安培力总是阻碍它们的相对运动，利用安培力阻碍导体与磁场间的相对运动就是电磁阻尼。

磁电式仪表的指针能够很快停下，就是利用了电磁阻尼。

“磁悬浮列车利用涡流减速”其实也是一种电磁阻尼。

电磁驱动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作用，安培力使导体运动，这种作用称为电磁驱动。

电磁驱动是磁场相对导体运动时，安培力的方向和运动方向相同，使导体随磁场运动。

当磁场以某种方式运动时（例如磁场转动），导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动而使导体跟着磁场动起来（跟着转动），这就是电磁驱动。

习题演练1.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间下列关于圆盘的说法中，正确的是（）A.圆盘将逆时针转动B.圆盘将顺时针转动C.圆盘不会转动D.无法确定圆盘是否会动2. 如图所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界.若不计空气阻力，则（）A.圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B.在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C.圆环进入磁场后离平衡位置越近速度越大，感应电流也越大D.圆环最终将静止在平衡位置习题解析1. A瞬间增强的磁场会在周围产生一个顺时针的旋涡电场，负电荷受到逆时针方向的电场力，带动圆盘逆时针转动，而负电荷的这种定向运动则形成了顺时针的环形电流，故选项A正确。

浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象7涡流电磁阻尼和电磁驱动讲义新人教版选修3_

7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动1.涡流：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感应电流，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.2.涡流大小的决定因素：磁场变化越快(ΔB Δt越大)，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大.二、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，导体中产生的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.三、电磁驱动若磁场相对导体转动，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. 判断下列说法的正误.(1)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热.( × )(2)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.( √ )(3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( √ )(4)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生.( × )一、涡流如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？答案有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动.(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等.(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.例1(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图1所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是( )图1C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器答案CD解析由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电源，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确.例2(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害( )B.机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携带的金属物品C.变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成答案CD解析电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物的，属于涡流的应用；安检门是利用涡流工作的；变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止.故C、D正确.二、电磁阻尼弹簧上端固定，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，使磁铁上下振动时穿过它(如图所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.答案当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来.1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到安培力的作用，根据楞次定律，安培力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象.2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.例3(2018·嘉兴市高二第一学期期末)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2所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是( )图2答案 A解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化.在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故B、D错误；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故C错误.三、电磁驱动一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动；蹄形磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？(2)线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度之间有什么关系？答案(1)变化.(2)线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转动速度小于磁铁的转动速度.电磁阻尼与电磁驱动的比较(1)电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动.安培力的作用效果均是阻碍导体与磁场的相对运动.(2)电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，部分电能转化为导体的机械能而对外做功.例4如图3所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动.从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )图3A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C.线圈将逆时针转动，转速比磁铁大答案 B解析由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，但转速一定小于磁铁的转速.如两者的转速相同，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，B正确，A、C、D项错误.[学科素养] 通过例3和例4，建立了电磁阻尼和电磁驱动的思维模型，加深了对电磁阻尼和电磁驱动的理解和区分，较好地体现了“科学思维”的学科素养.1.(对涡流的理解)(多选)对变压器和电动机中的涡流的认识，以下说法正确的是( )A.涡流会使铁芯温度升高，减少线圈绝缘材料的寿命B.涡流发热，要损耗额外的能量C.为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯D.涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用答案AB解析变压器和电动机中产生的涡流会使铁芯温度升高消耗额外的能量，同时会减少线圈绝缘材料的寿命，选项A、B正确；变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯是为了增加电阻，减小涡流，减少产生的热量，选项C错误；涡流产生于铁芯中，对原电流无阻碍作用，选项D错误.2.(涡流的应用)(2017·绍兴市高二检测)电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟，无废气，“火力”强劲，安全可靠.图4所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是( )图4A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好B.电磁炉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纸板，则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答案 B解析锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流，不是直流，故A错误；根据电磁炉的工作原理可知，电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作，故B正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，故C错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅底，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，故D错误.3.(对电磁阻尼的理解)(多选)如图5所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法正确的是( )图5A.2是磁铁，在1中产生涡流B.1是磁铁，在2中产生涡流答案AD解析当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动；不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用，所以它能使指针很快地稳定下来，选项A、D正确.4.(对电磁驱动的理解)(多选)1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图6所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是( )图6C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动答案AB考点一涡流的理解、利用和防止1.下列关于涡流的说法中正确的是( )A.涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C.涡流有热效应，但没有磁效应答案 A解析涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，D错误.2.变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了( )A.增大涡流，提高变压器的效率B.减小涡流，降低变压器的效率C.增大涡流，减小铁芯的发热量D.减小涡流，减小铁芯的发热量答案 D3.(2017·金华市期末)如图1所示，电磁炉是利用电流通过线圈产生磁场，该磁场使铁质锅底部产生无数小涡流，使锅体发热.则下列相关说法中正确的是( )图1C.恒定磁场的磁感应强度越大，电磁炉的热功率越大D.只提高磁场变化频率，可提高电磁炉的热功率答案 D解析锅体发热是由于变化的磁场产生涡流，并不是电磁炉本身发热且传导给锅体，故A错误；锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故B、C错误；提高磁场变化的频率，即提高磁通量的变化率，从而增大涡流，可提高电磁炉的热功率，故D正确.4.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图2所示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，线圈通入反复变化的电流，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金属中，因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是( )图2D.给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电答案 A解析高频感应炉的原理是电磁感应现象.当线圈中的电流反复变化时，线圈中产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，从而在金属中产生大量的热，并不是单纯利用线圈中电流的磁场，也没有利用线圈中电流产生的焦耳热，更没有给炉内金属通电，故A 正确，B、C、D错误.5.(多选)涡流检测是工业上无损检测的方法之一，如图3所示，线圈中通以一定频率的周期性变化的电流，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.下列说法中正确的是( )图3答案ABC解析根据楞次定律得知：感应电流的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，故涡流的磁场总是要阻碍穿过工件的磁通量的变化，故A正确；感应电流的频率与原电流的频率是相同的，涡流的频率等于通入线圈的周期性变化的电流频率，故B正确；因为线圈中的电流是周期性变化的，故在工件中引起的电流也是周期性变化的，可知通电线圈和待测工件间存在周期性变化的作用力，故C正确；电磁感应不能发生在塑料或橡胶制品中，故D错误. 考点二电磁阻尼的理解6.(2018·温州十五校联合体高二第一学期期末)如图4所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁拉离平衡位置后，磁铁将上下振动，经较长时间才会停下来.若在磁铁下方放一个固定的金属环，则磁铁很快就会停下来.这是因为放上金属圆环后( )图4A.金属环被磁铁磁化产生磁性，从而阻碍磁铁振动B.金属环上产生感应电流，感应电流的磁场阻碍磁铁振动C.金属环上产生静电感应，感应电荷的电场阻碍磁铁振动D.金属环材料的电阻率越大，阻碍效果就越明显答案 B7.如图5所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO ′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的.现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则( )图5D.铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁上下两端的极性来决定答案 A8.在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图6所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A 点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中( )图6B.甲、乙做加速运动C.甲、乙做减速运动D.乙、丙做匀速运动答案 C解析甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.9.(多选)如图7所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )图7答案 BC解析线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流.涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B 、C 正确.10.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图8所示，抛物线的方程为y ＝x 2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y ＝a 的直线(如图中的虚线所示).一个小金属块从抛物线上y ＝b (b >a )处以速度v 沿抛物线下滑，假设曲面足够长，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的总热量是( )图8A.mgbB.12mv 2C.mg (b －a )D.mg (b －a )＋12mv 2 答案 D解析金属块在曲面上滑动的过程中，由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运动)能量守恒.初状态机械能E 1＝mgb ＋12mv 2 末状态机械能E 2＝mga总热量Q ＝E 1－E 2＝mg (b －a )＋12mv 2. 11.(多选)如图9所示，闭合金属环从光滑曲面上h 高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则( )图9A.若是匀强磁场，环上升的高度小于hB.若是匀强磁场，环上升的高度等于hC.若是非匀强磁场，环上升的高度等于hD.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h答案 BD解析若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A 错误，B 正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生涡流，机械能减少，故C 错误，D 正确.考点三电磁驱动12.如图10所示，闭合导线圆环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO ′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO ′轴，N 极向纸里，S 极向纸外转动，在此过程中，圆环将 ( )图10A.产生逆时针方向的感应电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B.产生顺时针方向的感应电流，圆环上端向外、下端向里转动C.产生逆时针方向的感应电流，圆环并不转动D.产生顺时针方向的感应电流，圆环并不转动答案 A解析磁铁开始转动时，环中穿过环向里的磁通量增加，根据楞次定律，环中产生逆时针方向的感应电流.磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，圆环与磁铁同向转动，所以选项A 正确.13.如图11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.当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )图11答案 B14.(多选)位于光滑水平面上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以初速度v 水平穿过，如图12所示，在此过程中( )图12答案BC解析磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律知该电流产生的磁场阻碍磁铁的运动.同理，磁铁穿出时该电流产生的磁场也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B项对.而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右一直做加速运动，C项对.。

车涡流、电磁阻尼和电磁驱动

图 4－7－1 解析：当线圈中通过高频交变电流时，由于电磁感应，圆形金属工件中产生的感应电动势大小为
ΔΦ ΔB 2 ΔB E＝ Δt ＝S· Δt ＝πr · Δt ＝100 V
工件非焊接部分的电阻 R1＝R0·2πr，代入数据得
R1＝2×10-3 Ω
焊接部分的电阻 R2＝99R1，根据串联电路的电压分配关系， R2 R2 两端电压 U＝ E R1＋R2 U2 U2 R2E2 由 P＝ R 得，焊接处产生的热功率 P＝ R ＝ 2，代 R ＋ R 2 1 2 入数据解得 P＝4.95×104 W.
磁场力，因而两环间的距离要减小，故 B 项选项正确．答案：B
3．在水平放置的光滑绝缘杆 ab 上，挂有一个金属环，该环套在一个通电螺线管的正中央部位，如图 4－7－6 所示，当滑动变阻器的滑片向右移动的过程中，该环将( )
图 4－7－6
A．向左移动 B．向右移动
C．不动，但面积有扩大的趋势
A．同时向左运动，间距变大
B．同时向左运动，间距变小 C．同时向右运动，间距变小
图 4－7－5
D．同时向右运动，间距变小
解析：当条形磁铁向左运动靠近两环时，将使穿过两环中
的磁通量都增加，根据楞次定律，两环的运动都阻碍磁铁相对
环的运动，即阻碍“靠近”，那么两环都向左运动．又由于两
环中的感应电流方向相同，两平行的同向电流间有相互吸收的
1.如图 4－7－2 所示，在水平地面下有一条沿东西方向铺设
的水平直导线，导线中通有自东向西稳定、强大的直流电流．现用一闭合的检测线圈(线圈中串有灵敏的检流计，图中未画出) 检测此通电直导线的位置，若不考虑地磁场的影响，在检测线圈位于水平面内，从距直导线很远处由此向南沿水平地面通过

涡流电磁阻尼和电磁驱动

电磁驱动的应用
01
02
03
电机
各种类型的电机，如直流电机、交流电机、步进电机等，都是基于电磁驱动原理。
磁悬浮
磁悬浮列车和磁悬浮轴承等磁悬浮技术也是利用电磁驱动原理。
自动控制系统
在自动控制系统中，如伺服系统、比例阀等，电磁驱动也是关键部分。
电磁驱动的优缺点
优点
电磁驱动具有快速、精确、高效的特点，且结构紧凑、可靠性高。
03
电磁驱动
电磁驱动原理
01
基于电磁感应定律
当导体在磁场中运动时，会产生电动势，从而产生电流。这个电流反过
来会产生一个磁场，与原始磁场相互作用，产生一个力，使导体运动。
02
磁场和电流的交互作用
磁场和电流的交互作用产生了一个转矩或力，这个转矩或力使导体按照
特定的方向旋转或移动。
03
动态响应
电磁驱动具有快速的动态响应，可以在毫秒级别内实现精确控制。
在旋转机械、振动控制、精密仪器等领域，涡流电磁阻尼技术被广泛应用，用于减小振动、降低噪音、提高设备稳定性和寿命。
主题概述
涡流电磁阻尼的基本原理
当导体在磁场中作相对运动时，会在导体中产生感应电动势，进而形成感应电流，即涡流。涡流与磁场相互作用产生阻尼力，从而实现减振降噪的效果。
电磁驱动的基本原理
优缺点的比较
涡流电磁阻尼
优点在于其结构简单、阻尼力大、调节方便等；缺点在于其能耗较高、发热量大、需要频繁维护和更换部件。
电磁驱动
优点在于其响应速度快、驱动力大、控制精度高等；缺点在于其结构复杂、成本较高、需要额外的电源和控制器等。
05
未来发展与展望
涡流电磁阻尼的未来发展

2.3+涡流、电磁阻尼和电磁驱动+说课2023-2024学年高二下学期物理人教版2019选择性必修二

将电磁阻尼的原理应用到技术中，并建立了模型，特别是铝制轨道中产生的涡流还可以再利用。
3.4 电磁驱动
设计理念
学生已掌握电磁阻尼现象本质，再利用生活中常见的物品进行实验演示。使学生掌握电磁驱动的概念水到渠成。并且这个装置十分简单，操作方便，现象直观明显，使复杂的问题变得简洁明了，从而起到了“事半功倍”的效果。
科学态度与责任
1. 通过举例说明涡流的利用和防止，电磁阻尼和电磁驱动是安培力的两个方面，从而引导学生辩证看待问题 2. 学生在体验探究实验的过程中，感悟科学思想，培养科学精神，增强科学责任感。
PART TWO
2 学情分析
2 学情分析
授课对象：高中二年级学生知识层面：学生已经完整学习了电磁感应知识，对于涡流、电磁阻尼、电磁驱动的理论分析有能力完成能力层面：具备了独立思考与协作完成简单实验的能力
难点
2. 电磁阻尼和电磁驱动的是如何产生的。 2．了解涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动，能分析实例。
科学思维科学探究
1. 通过演示实验和对实验的分析，培养学生的观察和推理能力。 2. 通过演示“火柴自燃”、“用磁铁和铜管演示电磁阻尼”和“用磁铁易拉罐演示电磁驱动”等实验，让学生体会物理学常用的方法和思想：对比法、控制变量法。 3. 通过“小车穿过铝制轨道制动”实验，进一步让学生体会科学探究的步骤和方法。
PART THREE
3 教学过程
3 教学过程
1
2
新课导入新课导入
涡流
3
电磁阻尼 3
4
电磁驱动
3.1 新课导入小实验导入新课 “会跳舞的锡箔纸”
3.2 涡流

涡流、电磁阻尼和电磁驱动说课稿教案

涡流、电磁阻尼和电磁驱动说课稿教案第一章：涡流1.1 涡流的产生讲解涡流的定义：在导体中，由于磁通量的变化，产生感应电流，这种电流称为涡流。

通过示例，展示涡流的产生过程。

1.2 涡流的热效应讲解涡流的热效应：涡流在导体中产生，由于电流的热效应，导致导体温度升高。

通过实验，让学生观察涡流的热效应。

第二章：电磁阻尼2.1 电磁阻尼的定义讲解电磁阻尼的定义：当导体在磁场中运动时，由于电磁力的作用，产生阻力，这种现象称为电磁阻尼。

通过示例，展示电磁阻尼的现象。

2.2 电磁阻尼的应用讲解电磁阻尼的应用：电磁阻尼在现实生活中的应用，如电风扇、电磁制动等。

通过实例，让学生了解电磁阻尼的应用。

第三章：电磁驱动3.1 电磁驱动的原理讲解电磁驱动的原理：利用电磁力，使导体在磁场中受到推力，从而实现驱动。

通过示例，展示电磁驱动的原理。

3.2 电磁驱动的应用讲解电磁驱动的应用：电磁驱动在现实生活中的应用，如电磁炉、电磁推进器等。

通过实例，让学生了解电磁驱动的应用。

第四章：涡流、电磁阻尼和电磁驱动的比较4.1 涡流、电磁阻尼和电磁驱动的异同点讲解涡流、电磁阻尼和电磁驱动的异同点：三者都是利用电磁现象，但产生原理和应用场合不同。

通过对比，让学生理解三者的区别和联系。

4.2 涡流、电磁阻尼和电磁驱动的实际应用场景讲解涡流、电磁阻尼和电磁驱动在实际应用场景中的具体运用。

通过实例，让学生了解三者在实际生活中的应用。

第五章：总结与拓展5.1 总结对涡流、电磁阻尼和电磁驱动进行总结，让学生掌握基本概念和原理。

强调涡流、电磁阻尼和电磁驱动在生产和生活中的重要性。

5.2 拓展讲解涡流、电磁阻尼和电磁驱动在其他领域的应用，如电子设备、能源转换等。

激发学生的学习兴趣，引导他们深入研究电磁现象。

第六章：涡流的应用6.1 涡流检测讲解涡流检测的原理：利用涡流的热效应来检测材料的热导率和电阻率等特性。

通过实验，让学生了解涡流检测的原理和应用。

6.2 涡流加热讲解涡流加热的原理：利用涡流在导体中的热效应，进行金属材料的局部加热。

高中物理-涡流_电磁阻尼和电磁驱动

课堂练习
（2015年全国新课标1卷19题） 1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图所示。实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后。下列说法正确的是 A. 圆盘上产生了感应电动势 B. 圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C. 在圆盘转动过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化 D. 在圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动
形式能转化为电能，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
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动.
课堂练习
（2014年全国大纲卷20题）很多相同的绝缘铜圆环沿竖直方向叠放，形成一很长的竖直圆筒。一条形磁铁沿圆筒的中心轴竖直放置，其下端与圆筒上端开口平齐。让条形磁铁从静止开始下落。条形磁铁在圆筒中的运动速率 A.均匀增大 B.先增大，后减小 C.逐渐增大，趋于不变 D.先增大，再减小，最后不变
电磁阻尼与电磁驱动的比较
成因
不同
效果
点
能量转化
相同点
电磁阻尼电磁Βιβλιοθήκη 动由于导体在磁场中运动而产
生感应电流，从而使导体受到安培力
由于磁场运动引起磁通量
的变化而产生感应电流，从而使导体受到安培力
安培力的方向与导体运动方
向相反，阻碍物体运动
导体受安培力的方向与导
体运动方向相同，推动
导体运动
导体克服安培力做功，其他

涡流、电磁阻尼和电磁驱动

电磁阻尼
电磁驱动
由于电磁感应，磁场能导体克服安培力做功，不能转化为电能，通量其他形式能转化为同过安培力做功，电电能，最终转化为转能转化为导体的机点内能化械能，而对外做功相两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都同是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动. 点
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
涡流
1.定义：在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．
2．涡流的防止和利用． (1)金属块的电阻率小，涡流很强，产生的热量很多，可以用来治炼合金钢． (2)探雷器就是利用涡流工作的．探雷器线圈中有变化的电流．线圈在地面扫过时，如果地面下埋着金属物品，金属中产生涡流，涡流的磁场又会反过来影响线圈中的
1.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，安培力的方向总是阻碍导体的运动． 2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停止摆动，便于读数.
电磁驱动
1.概念：磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电
使导体运动起流，感应电流使导体受到安培力的作用，
来． 2．应用：交流感应电动机．
电流，使仪器报警．如飞机场的安检门可以检测人身携带的金属物品．
3．涡流的防止电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上．当线圈中流过变化的电流时，在铁芯中会产生涡流，使铁芯发热，
Hale Waihona Puke 浪费能量，并损坏电器．为减小涡流我们采用硅钢这种
电阻率大
的材料，并且用互相绝缘的硅钢片来代替整
块硅钢铁芯．
电磁阻尼
二、电磁阻尼与电磁驱动的比较

电磁阻尼和电磁驱动

3、电磁阻尼与电磁驱动
• 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到的安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象的称为电磁阻尼。 • 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作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。
总结
• • • • • 基本概念：涡流电磁阻尼电磁驱动涡流的利与弊：电磁阻尼的作用：电磁驱动的作用：各种现象的本质：
4.7 涡流电磁阻尼和电磁驱动
麦克斯韦电磁场理论
• 磁场变化时，导体中的自由电子就会感生电场的作用下定向移动而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合的曲线，把它叫做涡电流，简称涡流。 B增加
E
I
1、涡流
• 定义：把块状金属放在变化的磁场中或者让它在磁场中运动时，金属块内产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的漩涡，故叫涡流。 • 实质：电磁感应现象，通过闭合线圈的磁通量变化而产生的感应电流。 • 特点:导体内由于涡流的作用而产生热量
（2）机械效应： ①电磁阻尼：导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。 • 应用：磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等。 • 演示（P27“做一做”）。 ②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。 • 应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。 • 演示（P27“图4.7-8”）。 • 线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 • 电磁阻尼是导体相对于磁场运动，而电磁驱动是磁场相对于导体运动。安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。
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2、涡流的作用效果：

高中物理选修二新课改讲义第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动

第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标要求核心素养和关键能力1.了解感生电场的概念。

2.知道涡流、电磁驱动和电磁阻尼的概念，理解涡流的产生原理。

3.理解电磁驱动和电磁阻尼的原理，了解其在生产和生活中的应用。

1.核心素养(1)能在问题情境中应用涡流原理进行分析。

(2)通过实验探究分析电磁阻尼和电磁驱动的原理。

2.关键能力应用物理原理分析实际问题的能力。

知识点一电磁感应现象中的感生电场如图，一个闭合电路静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，闭合电路内也能产生感生电动势和感生电流吗？提示导体中的自由电荷在感生电场作用下做定向运动，产生感应电动势和感应电流。

❶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，这种电场叫作感生电场。

❷感生电动势由感生电场产生的电动势叫感生电动势。

❸电子感应加速器电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。

1.感生电场的理解(1)变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关。

如果在变化磁场中放一个闭合电路，自由电荷在感生电场的作用下发生定向移动。

(2)感生电场可用电场线形象描述。

感生电场是一种漩涡电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭合。

(3)感生电场的方向根据楞次定律和安培定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝n ΔΦΔt计算。

2.感生电场与静电场的区别静电场感生电场产生条件由电荷激发由变化的磁场激发电场线特点静电场的电场线不闭合，总是始于正电荷或无穷远处，终止于负电荷或无穷远处，不闭合、不相交、也不相切感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点和起点电场对电荷做功单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功为零单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时，电场力所做的功不为零电场方向的判断方法正电荷所受电场力的方向与静电场的方向一致，沿电场线的切线方向感生电场方向是根据磁场的变化情况由楞次定律和安培定则判断的[例1] (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场的方向关系，下列描述正确的是()A.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B.当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D.当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向答案AD解析感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定，原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则知感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所以A、D正确。

高中物理高考自感、涡流、电磁阻尼、电磁驱动

i x
第 3 讲自感、涡流、电磁阻尼、电磁驱动
1．自感
(1)定义：导体中电流发生变化时，导体自身产生电磁感应的现象
(2)两种自感现象
G)通电自感：如图甲所示，首先闭合S后调节R,使Al,Ai亮度相同，然后断开开
关。

再次闭合S,灯泡4发光，灯泡Al亮起来。

Array
R'
甲乙
＠断电自感：如图乙所示，灯泡A的电阻大千线圈L的直流电阻。

断开s时，灯A —下再熄灭。

(4)原因
由千通过线圈自身的电流发生变化时，线圈本身产生
，阻碍导体中原电流的变化
［思考】
CD如果灯泡A的电阻等千线圈L的直流电阻，现象是怎样的？
＠如果线圈L的直流电阻为0，现象是怎样的？。

电磁阻尼和电磁驱动

第2章 3 《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》课件ppt

涡流,电磁阻尼和电磁驱动

0311涡流、电磁阻尼和电磁驱动

涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件

高中物理之涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点

浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象7涡流电磁阻尼和电磁驱动讲义新人教版选修3_

车涡流、电磁阻尼和电磁驱动

涡流电磁阻尼和电磁驱动

2.3+涡流、电磁阻尼和电磁驱动+说课2023-2024学年高二下学期物理人教版2019选择性必修二

涡流、电磁阻尼和电磁驱动 说课稿 教案

高中物理-涡流_电磁阻尼和电磁驱动

涡流、电磁阻尼和电磁驱动

电磁阻尼和电磁驱动

高中物理选修二 新课改 讲义 第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

高中物理高考自感、 涡流、 电磁阻尼、 电磁驱动

涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件

涡流、电磁阻尼和电磁驱动说课稿教案

高中物理选修二新课改讲义第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动

高中物理高考自感、涡流、电磁阻尼、电磁驱动