2-5-2 涡流的机械效应、涡流的磁效应(第二课时)
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思考3：如图丙，转动蹄形磁体，铝框也跟着转动，为什么会 这样？
提示：蹄形磁体转动时，磁场相对于铝框转动，穿过铝框的磁通量变化， 铝框中就产生了感应电流，因而铝框会受到安培力作用，安培力使铝框 运动起来。
一、涡流的机械效应
1．电磁阻尼 (1)产生 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，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。 电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何相对磁场运动的导 体，只要有感应电流通过，就会存在电磁阻尼作用。
磁性式转速表
磁场发生转动时，线圈的磁 通量发生变化。根据楞次定 律，线圈会产生阻碍磁通量 发生变化的运动，最终线圈 会跟着一起转动（转动速度 会比磁铁速度慢）
一、涡流的机械效应
3．电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼
电磁驱动
成 因
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
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速 D．线圈静止不动
例题讲解
【答案】 C 【解析】 当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍 磁通量的增加，即线圈将与磁铁的转动方向相同，以阻碍磁通量的增加．但转速 一定小于磁铁的转速，如果两者转速相同，则线圈与磁铁处于相对静止，线圈不 切割磁感线，无感应电流产生．
不 效 安培力的方向与导体运动方 导体受安培力的方向与导体运
同 果 向相反，阻碍物体运动
动方向相同，推动导体运动
特点别提能量转化醒：导 形 化电体 式 为磁克 能 内阻服转能尼安化、培为电力电磁做能驱功，动，最现终其象转他中安由 电 转 做培于 能 化 功力，电 为的通磁 导作过感 体用安应 的效培， 机果力械磁都做能场是功，能阻，而转碍电对化相能外为对 运相动同，点应注意电磁驱动中阻碍两的者结都果是，电导磁体感的应运现动象速度仍小于磁场的运
一、涡流的机械效应
思考2：如图乙，磁电式仪表的线圈绕在铝框上，指针也固定 在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，由于铝框转动时其 中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力对铝框的转动产生 什么影响？
提示：根据楞次定律的推论“来拒去留”，铝框受到的安培力会阻碍铝 框相对磁极的转动。
一、涡流的机械效应
【答案】A 【解析】S 断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中无感应电 流，振幅不变；S 闭合时线圈中有感应电流，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐 减小，选项 A 正确。
例题讲解
变式训练 5.如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴 OO′转动，当从上 往下看磁铁做逆时针转动后，则( )
A．线圈将逆时方向转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁小 C．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁大 D．线圈仍将静止
例题讲解
【答案】 C 【解析】 铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在 其内部产生涡流，反过来，涡流产生的感应磁场对原磁通量的变化起阻碍作用， 所以铜块和铝块向磁铁运动时会受到阻力而减速，所以选项 C 正确．有机玻璃 为非金属，不产生涡流现象，做匀速运动．
பைடு நூலகம்
例题讲解
例 2 如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈 abcd，磁铁和线圈都可以绕 OO′轴转 动，当磁铁按图示方向绕 OO′轴转动时，线圈的运动情况是( )
例题讲解
变式训练 4.如图所示，弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振 动，磁铁的振动幅度不变。若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁 铁的振幅将会发现( )
A．S 闭合时振幅逐渐减小，S 断开时振幅不变 B．S 闭合时振幅逐渐增大，S 断开时振幅不变 C．S 闭合或断开，振幅变化相同 D．S 闭合或断开，振幅都不发生变化
二、涡流的磁效应
涡流也是电流，而电流能够产生磁场、因此，涡流也具有磁效应.
变化的 磁场
涡流 现象
涡流的 磁效应
仪器接收返 回的磁场
例题讲解
例 3 安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变 化的电流，如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反 过来影响线圈中的电流，从而引起报警。关于安检门的以下说法错误的是（ ）
动速度。
例题讲解
例 1 在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示．现 有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们先后从导轨上的 A 点以某 一初速度向磁铁滑去．各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是( )
A．都做匀速运动 C．甲、乙做减速运动
B．甲、乙做加速运动 D．乙、丙做匀速运动
例题讲解
变式训练 2.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( )
(2)应用
通电线圈受到安培力的作 用发生转动，闭合铝框发 生转动时产生电流，铝框 受到反向安培力的作用，
最终使线圈稳定下来。
一、涡流的机械效应
2．电磁驱动 (1)电磁驱动的产生 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 用常常称为电磁驱动。
例题讲解
【答案】BD 【解析】A．金属探测器只能探测金属，大米中的砂石不是金属，不能产生涡流， 所以不能防止细小的砂石颗粒混入大米中，故 A 错误； B．因为探测器产生的磁场是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能 发出警报，故 B 正确； C．电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应， 故 C 错误； D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的 作用，故 D 正确。 故选 BD。
例题讲解
【答案】 A 【解析】 施加磁场来快速衰减 STM 的微小振动，其原理是电磁阻尼，在 振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则 其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案 A 中， 无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案 B 中， 当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通 过它的磁通量不变；方案 C 中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁 通量可能不变；方案 D 中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变。 综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 A 项。 [易错警示] 电磁阻尼和电磁驱动中阻碍的结果都是减小导体与磁场的相对运动，但要注 意区分二者的用途。
第二章 电磁感应
2-5-2 涡流的机械效应、涡流的磁效应
一、涡流的机械效应
思考1：如图甲，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位 置时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？
提示：线圈下边切割磁感线，线圈中产生逆时针方向的感应电流，所以 线圈下边受到向上的安培力，即安培力对线圈的运动有阻碍作用。
例题讲解
变式训练 7．（多选）下图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。 关于该探测器，下列说法中正确的是（ ）
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场 B．探测器只能探测到有磁性的金属物 C．探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡电流 D．探测器能探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡电流
例题讲解
【答案】AD 【解析】 用涡电流金属探测器探测地下金属物时，探测器内的探测线圈会产生交变磁场， 从而使金属物中产生涡流，而涡流产生的磁场再被探测器探测到，而被探测物只 要是金属即可，不一定具有磁性，故 AD 正确，BC 错误。 故选 AD。
例题讲解
变式训练 3.（多选）位于光滑水平面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水平穿过，如图所示，在此过程中( )
A．磁铁做匀速直线运动 B．磁铁做减速运动 C．小车向右做加速运动 D．小车先加速后减速
【答案】BC 【解析】磁铁水平穿过螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由于电磁阻尼， 整个过程中，磁铁做减速运动，B 正确；对于小车上的螺线管，在此过程中，螺 线管会产生感应电流，由于电磁驱动，使小车向右运动起来，在磁铁穿过螺线管 过程中，一直做加速运动，C 正确。
【答案】B 【解析】当转动磁铁时，导致穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电 流，产生安培力，导致线圈与磁铁转动方向相同，线圈的转速一定比磁铁转速小， B 正确，A、C、D 错误。
例题讲解
变式训练 6．（多选）关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是 （）
A．金属探测器可用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中 B．金属探测器应用于安检场所，探测器与被测物体相对静止时也可以得出 探测效果 C．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作 D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
例题讲解
变式训练 1.(多选)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的 是( )
A．2 是磁铁，在 1 中产生涡流 B．1 是磁铁，在 2 中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定 【答案】 AD 【解析】 这是涡流的典型应用之一．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．总之 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．
A．安检门不能检查出毒贩携带的毒品 B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 C．安检门工作时，既利用了电磁感应的原理，又利用了电流的磁效应 D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门能正常工作
例题讲解
【答案】D 【解析】AB．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变 电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电 流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从 而被探测到．则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，能检查出金属物品携带者， 故 AB 正确； C．安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，也采用电流的磁效应，故 C 正确； D．根据工作原理可知，如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工 作，故 D 错误。 本题选错误的，故选 D。
提示：蹄形磁体转动时，磁场相对于铝框转动，穿过铝框的磁通量变化， 铝框中就产生了感应电流，因而铝框会受到安培力作用，安培力使铝框 运动起来。
一、涡流的机械效应
1．电磁阻尼 (1)产生 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，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。 电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何相对磁场运动的导 体，只要有感应电流通过，就会存在电磁阻尼作用。
磁性式转速表
磁场发生转动时，线圈的磁 通量发生变化。根据楞次定 律，线圈会产生阻碍磁通量 发生变化的运动，最终线圈 会跟着一起转动（转动速度 会比磁铁速度慢）
一、涡流的机械效应
3．电磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼
电磁驱动
成 因
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
A．俯视，线圈顺时针转动，转速与磁铁相同 B．俯视，线圈逆时针转动，转速与磁铁相同 C．线圈与磁铁转动方向相同，但转速小于磁铁的转速 D．线圈静止不动
例题讲解
【答案】 C 【解析】 当磁铁转动时，由楞次定律知，线圈中有感应电流产生，以阻碍 磁通量的增加，即线圈将与磁铁的转动方向相同，以阻碍磁通量的增加．但转速 一定小于磁铁的转速，如果两者转速相同，则线圈与磁铁处于相对静止，线圈不 切割磁感线，无感应电流产生．
不 效 安培力的方向与导体运动方 导体受安培力的方向与导体运
同 果 向相反，阻碍物体运动
动方向相同，推动导体运动
特点别提能量转化醒：导 形 化电体 式 为磁克 能 内阻服转能尼安化、培为电力电磁做能驱功，动，最现终其象转他中安由 电 转 做培于 能 化 功力，电 为的通磁 导作过感 体用安应 的效培， 机果力械磁都做能场是功，能阻，而转碍电对化相能外为对 运相动同，点应注意电磁驱动中阻碍两的者结都果是，电导磁体感的应运现动象速度仍小于磁场的运
一、涡流的机械效应
思考2：如图乙，磁电式仪表的线圈绕在铝框上，指针也固定 在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动，由于铝框转动时其 中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力对铝框的转动产生 什么影响？
提示：根据楞次定律的推论“来拒去留”，铝框受到的安培力会阻碍铝 框相对磁极的转动。
一、涡流的机械效应
【答案】A 【解析】S 断开时，磁铁振动穿过线圈的磁通量发生变化，线圈中无感应电 流，振幅不变；S 闭合时线圈中有感应电流，磁铁的机械能越来越少，振幅逐渐 减小，选项 A 正确。
例题讲解
变式训练 5.如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴 OO′转动，当从上 往下看磁铁做逆时针转动后，则( )
A．线圈将逆时方向转动，转速与磁铁相同 B．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁小 C．线圈将逆时方向转动，转速比磁铁大 D．线圈仍将静止
例题讲解
【答案】 C 【解析】 铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在 其内部产生涡流，反过来，涡流产生的感应磁场对原磁通量的变化起阻碍作用， 所以铜块和铝块向磁铁运动时会受到阻力而减速，所以选项 C 正确．有机玻璃 为非金属，不产生涡流现象，做匀速运动．
பைடு நூலகம்
例题讲解
例 2 如图所示，蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈 abcd，磁铁和线圈都可以绕 OO′轴转 动，当磁铁按图示方向绕 OO′轴转动时，线圈的运动情况是( )
例题讲解
变式训练 4.如图所示，弹簧上端固定，下端挂一只条形磁铁，使磁铁上下振 动，磁铁的振动幅度不变。若在振动过程中把线圈靠近磁铁，如图所示，观察磁 铁的振幅将会发现( )
A．S 闭合时振幅逐渐减小，S 断开时振幅不变 B．S 闭合时振幅逐渐增大，S 断开时振幅不变 C．S 闭合或断开，振幅变化相同 D．S 闭合或断开，振幅都不发生变化
二、涡流的磁效应
涡流也是电流，而电流能够产生磁场、因此，涡流也具有磁效应.
变化的 磁场
涡流 现象
涡流的 磁效应
仪器接收返 回的磁场
例题讲解
例 3 安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变 化的电流，如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反 过来影响线圈中的电流，从而引起报警。关于安检门的以下说法错误的是（ ）
动速度。
例题讲解
例 1 在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示．现 有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们先后从导轨上的 A 点以某 一初速度向磁铁滑去．各滑块在未接触磁铁前的运动情况将是( )
A．都做匀速运动 C．甲、乙做减速运动
B．甲、乙做加速运动 D．乙、丙做匀速运动
例题讲解
变式训练 2.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( )
(2)应用
通电线圈受到安培力的作 用发生转动，闭合铝框发 生转动时产生电流，铝框 受到反向安培力的作用，
最终使线圈稳定下来。
一、涡流的机械效应
2．电磁驱动 (1)电磁驱动的产生 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 用常常称为电磁驱动。
例题讲解
【答案】BD 【解析】A．金属探测器只能探测金属，大米中的砂石不是金属，不能产生涡流， 所以不能防止细小的砂石颗粒混入大米中，故 A 错误； B．因为探测器产生的磁场是变化的，所以探测器与被测金属物相对静止时也能 发出警报，故 B 正确； C．电磁炉利用涡流工作，录音机在磁带上录制声音时，利用了电流的磁效应， 故 C 错误； D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框中可以产生感应电流，能起电磁阻尼的 作用，故 D 正确。 故选 BD。
例题讲解
【答案】 A 【解析】 施加磁场来快速衰减 STM 的微小振动，其原理是电磁阻尼，在 振动时通过紫铜薄板的磁通量变化，紫铜薄板中产生感应电动势和感应电流，则 其受到安培力作用，该作用阻碍紫铜薄板振动，即促使其振动衰减。方案 A 中， 无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，通过它的磁通量都发生变化；方案 B 中， 当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变，当紫铜薄板向右振动时，通 过它的磁通量不变；方案 C 中，紫铜薄板上下振动、左右振动时，通过它的磁 通量可能不变；方案 D 中，当紫铜薄板上下振动时，通过它的磁通量可能不变。 综上可知，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是 A 项。 [易错警示] 电磁阻尼和电磁驱动中阻碍的结果都是减小导体与磁场的相对运动，但要注 意区分二者的用途。
第二章 电磁感应
2-5-2 涡流的机械效应、涡流的磁效应
一、涡流的机械效应
思考1：如图甲，一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位 置时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？
提示：线圈下边切割磁感线，线圈中产生逆时针方向的感应电流，所以 线圈下边受到向上的安培力，即安培力对线圈的运动有阻碍作用。
例题讲解
变式训练 7．（多选）下图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。 关于该探测器，下列说法中正确的是（ ）
A．探测器内的探测线圈会产生交变磁场 B．探测器只能探测到有磁性的金属物 C．探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡电流 D．探测器能探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡电流
例题讲解
【答案】AD 【解析】 用涡电流金属探测器探测地下金属物时，探测器内的探测线圈会产生交变磁场， 从而使金属物中产生涡流，而涡流产生的磁场再被探测器探测到，而被探测物只 要是金属即可，不一定具有磁性，故 AD 正确，BC 错误。 故选 AD。
例题讲解
变式训练 3.（多选）位于光滑水平面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水平穿过，如图所示，在此过程中( )
A．磁铁做匀速直线运动 B．磁铁做减速运动 C．小车向右做加速运动 D．小车先加速后减速
【答案】BC 【解析】磁铁水平穿过螺线管时，螺线管中将产生感应电流，由于电磁阻尼， 整个过程中，磁铁做减速运动，B 正确；对于小车上的螺线管，在此过程中，螺 线管会产生感应电流，由于电磁驱动，使小车向右运动起来，在磁铁穿过螺线管 过程中，一直做加速运动，C 正确。
【答案】B 【解析】当转动磁铁时，导致穿过线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电 流，产生安培力，导致线圈与磁铁转动方向相同，线圈的转速一定比磁铁转速小， B 正确，A、C、D 错误。
例题讲解
变式训练 6．（多选）关于涡流、电磁阻尼、电磁驱动，下列说法正确的是 （）
A．金属探测器可用于大米装袋，防止细小的砂石颗粒混入大米中 B．金属探测器应用于安检场所，探测器与被测物体相对静止时也可以得出 探测效果 C．电磁炉利用电磁阻尼工作，录音机在磁带上录制声音利用电磁驱动工作 D．磁电式仪表中用来做线圈骨架的铝框能起电磁阻尼的作用
例题讲解
变式训练 1.(多选)如图所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的 是( )
A．2 是磁铁，在 1 中产生涡流 B．1 是磁铁，在 2 中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定 【答案】 AD 【解析】 这是涡流的典型应用之一．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．总之 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．
A．安检门不能检查出毒贩携带的毒品 B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 C．安检门工作时，既利用了电磁感应的原理，又利用了电流的磁效应 D．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门能正常工作
例题讲解
【答案】D 【解析】AB．安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品原理是：线圈中交变 电流产生交变的磁场，会在金属物品产生交变的感应电流，而金属物品中感应电 流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中交变电流发生变化，从 而被探测到．则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，能检查出金属物品携带者， 故 AB 正确； C．安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，也采用电流的磁效应，故 C 正确； D．根据工作原理可知，如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门不能正常工 作，故 D 错误。 本题选错误的，故选 D。