高中物理涡流-电磁阻尼和电磁驱动
一轮复习： 涡流、电磁驱动和电磁阻尼
1．涡流现象 (1)涡流：块状金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动 时，金属块内产生的旋涡状感应电流。
(2)产生原因：金属块内磁通量变化→感应电动势→感应电流。 (3)涡流的利用：冶炼金属的高频感应炉利用涡流产生焦耳热使 金属熔化；家用电磁炉也是利用涡流原理制成的。
(4)涡流的减小：各种电动机和变压器中，用涂有绝缘漆的硅钢 片叠加成铁芯，以减小涡流。
2．电磁阻尼与电磁驱动的比较 Nhomakorabea(2017·全国卷Ⅰ)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( )
(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守法拉第电 磁感应定律，磁场变化越快，导体横截面积越大，导体材料 的电阻率越小，形成的涡流就越大。 (2)电磁阻尼是导体棒在磁场中运动产生感应电流，导体棒受 到的安培力阻碍导体棒运动的现象。电磁驱动是磁场运动， 在导体棒中产生感应电流，导体棒受到安培力的作用，跟随 磁场一起运动的现象。 (3)电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的效果阻碍相对运动， 应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体运动速度要小于磁场的 运动速度。
(2015·全国卷Ⅰ)(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
高中物理选修3-2-涡流+电磁阻尼和电磁驱动
涡流电磁阻尼和电磁驱动知识元涡流电磁阻尼和电磁驱动知识讲解1．涡流（1）定义：由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流．（2）决定因素：磁场变化越快，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．（3）涡流产生的条件①穿过金属块的磁通量发生变化．②金属块自身构成闭合回路．③金属块的电阻较小．（4）利用．①电磁炉：金属块内产生涡流时将会产生电热，因此可以用涡流来加热物体．电磁炉就是利用了这一原理．②真空冶炼：用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入周期性变化的电流，炉内的金属中产生涡流．涡流产生的热量使金属熔化并达到很高的温度，利用涡流冶炼的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金．（5）防止：①增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大．②用互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯，而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少．2．涡流现象中的能量分析伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能．（1）金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能．（2）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，就会产生电热．3．电磁阻尼（1）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，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．（2）应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数．4．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．（2）应用：交流感应电动机．例题精讲涡流电磁阻尼和电磁驱动例1.下列现象中利用涡流的是（）A．金属探测器B．变压器中用互相绝缘的硅钢片叠压成铁芯C．用来冶炼合金钢的真空冶炼炉D．磁电式仪表的线圈用铝框做骨架例2.用下述方法给仪器内部的金属部分加热：把含有玻璃外壳的仪器放在通有交变电流的线圈中，仪器内部的金属部分变热了，而玻璃外壳还是冷的。
3涡流、电磁阻尼和电磁驱动-人教版高中物理选择性必修第二册(2019版)教案
3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动-人教版高中物理选择性必修第二册（2019版）教案一、教学目标1.了解涡流、电磁阻尼和电磁驱动的基本概念和原理。
2.掌握涡流、电磁阻尼和电磁驱动的实验方法及注意事项。
3.能够运用所学知识解决实际问题，提高动手实践能力。
二、教学内容和步骤1. 涡流1.1 什么是涡流涡流是指在导体中，由于磁感线在导体中的变化而产生的感生电流，这一现象称为涡流。
1.2 涡流的基本特征涡流的基本特征有以下几点：•涡流存在于导体内部。
•涡流是感生电流的一种，因此只存在于变化的磁场中。
•涡流的大小与导体材料、宽度、高度和磁感应强度等有关。
1.3 涡流的实验涡流的实验步骤：•准备一个通有交流电的线圈和一个铜管。
•将铜管放入线圈内部。
•测量线圈的电流值和磁感应强度。
•观察铜管的运动状态。
涡流实验的注意事项：•实验过程中须注意电压、电流、磁感应强度等参数的安全性。
•对于铜管的大小、形状、材质、温度等要求较高。
2. 电磁阻尼2.1 什么是电磁阻尼电磁阻尼是指通过电磁感应产生的阻力而使机械系统减速的现象。
2.2 电磁阻尼的实验电磁阻尼的实验步骤：•准备一个小车和连接线圈的电路。
•将线圈和小车固定在光滑的滑槽上。
•在滑槽上施加一个水平方向的初始速度。
•测量小车的运动速度和电路的电流。
•观察小车的运动状态。
电磁阻尼实验的注意事项：•实验过程中须注意电流、电压、磁场等参数的安全性。
•对于小车的形状、质量、速度等要求较高。
3. 电磁驱动3.1 什么是电磁驱动电磁驱动是指利用电磁感应作用力来驱动物体运动的现象。
3.2 电磁驱动的实验电磁驱动的实验步骤：•准备一个导体和线圈。
•将导体放在线圈内部，使导体与线圈垂直。
•通过交流电流产生磁场。
•观察导体的运动状态。
电磁驱动实验的注意事项：•实验过程中须注意电流、电压、磁感应强度等参数的安全性。
•导体的长度、材质、形状等都会影响实验结果。
三、课堂互动1.向学生提出涡流、电磁阻尼和电磁驱动的高频实际应用场景，让学生思考在这些场景中涡流、电磁阻尼和电磁驱动起到了什么作用。
高中物理选修3-2：4-7涡流、电磁阻尼和电磁驱动-LI
作用：自动开关，可用普通开关或短绝缘 导线代替。正常工作时不起作用，可以去掉。
日光灯的工作原理
1、日光灯的点燃过程： ⑴ 闭合开关，电压加在启动器两极间，氖气放电发出 辉光，产生的热量使U型动触片膨胀伸长，跟静触片接 触使电路接通。灯丝和镇流器中有电流通过。 ⑵ 电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U型片冷却 收缩，两个触片分离，电路自动断开。 ⑶ 在电路突然断开的瞬间，由于镇流器电流急剧减小， 会产生很高的自感电动势，方向与电源电动势方向相同， 这个自感电动势与电源电压 加在一起，形成一个瞬时高压， 加在灯管中的气体开始放电， 于是日光灯成为电流的通路开 始发光。
把线圈绕在铝框上 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 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电
的氧化层
课堂练习
2、在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个 条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃制成的 滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一 初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的运动
情况是( BD )
A、都做匀速运动
B、甲做加速运动
C、乙做匀速运动
D、丙做匀速运动
注意：铁磁化相吸，铝电磁感应产生涡流， 故铁加速，铝减速
电磁感应的其他一些应用
v
v
电磁阻尼，使金属盘，磁铁和金属球 快速停下，机械能转化为电能以热的形 式散发到周围的空气中。
动圈式话筒
话筒就是利用电磁感应，把声音信号 转变为电信号的装置。
电磁流量计
1、流量Q：单位时间内流 过的液体的体积。
2、原理：流动液体切割磁 感线，在ab两端形成电势 差为
Uab=Bdv
可得流量Q为
Q=πd2v/4 即Q=πdUab/4B
涡流,电磁阻尼和电磁驱动
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．
人教版高中物理选择性必修第2册 第07讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动(解析版)
第07讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课程标准课标解读 1.通过实验，了解涡流现象。
2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。
3.了解电磁炉的结构和原理。
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。
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。
知识点01 电磁感应现象中的感生电场1．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．2．感生电动势由感生电场产生的电动势叫感生电动势．3．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．【知识拓展1】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．如果在变化的磁知识精讲目标导航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．感生电场是一种涡旋电场，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用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E ＝n ΔΦΔt计算． 【即学即练1】高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。
磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的N 极靠近一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。
图中磁铁左方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运动。
下列有关铝盘刹车的说法正确的是（ ）A ．铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场B ．铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场C ．磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速D ．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力变大【答案】C【解析】A ．铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向外，故A 错误；B ．铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域感应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故B 错误；C ．由“来拒去留”可知，磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故C 正确；D ．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故D 错误。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动(高中物理教学课件)完整版7
5.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其 左右振动的衰减最有效的方案是( A )
锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确 的是( A ) A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工 作
C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电 磁炉来烹饪食物
D.电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以 加快热传递、减少热损耗
例2. (多选)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会产生感
3.探雷器（应用）
士兵手持一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的 电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流， 涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。用 来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。机场、 车站的安检门探测人身携带的金属物品，道理是一样的。
三.涡流的应用与防止 4.变压器的铁芯（防止）
三.涡流的应用与防止 1.真空冶炼炉（应用）
线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金 属中产生涡流。涡流产生的热量使金属 熔化。炉体本身不发热，一般用耐高温 材料制作。
2.电磁炉（应用）
迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的 线圈时，面板上方的铁锅底部产生涡流， 铁锅迅速发热。面板本身并不发热。
三.涡流的应用与防止
电磁阻尼1
电磁阻尼2
例3.磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车 装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新 型装置的原理图（从后面朝前看）；过山车的两侧装 有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车 进入停车区时铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快 停下来，关于该装置的下列说法正确的是（ C ） A．刹车原理是利用了电流的磁效应 B．过山车从进入停车区到停止的过程，动能转化成 电能 C．过山车进入停车区的速度 越大，刹车的阻力越大 D．若将铜片换成有机玻璃片， 也能达到相同的刹车效果
涡流、电磁阻尼和电磁驱动-人教版高中物理选修3-2课件
D．小车先加速后减速
(1)“光滑水平面”说明小车运动中不受摩擦力作用。
(2)磁铁穿过螺线管说明磁铁相对螺线管运动，属于电磁驱
动现象。
[解析] 磁铁水平穿入螺线管时，螺线管中将产生感应电 流，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运动；同理， 磁铁穿出时，由楞次定律可知产生的感应电流将阻碍磁铁的运 动，故整个过程中，磁铁做减速运动，选项 A 错误，B 正确。 对于小车上的螺线管来说，螺线管受到的安培力方向始终为水 平向右，这个安培力使螺线管和小车向右运动，且一直做加速 运动，选项 C 正确，D 错误。
[答案] BC
电磁阻尼和电磁驱动中阻碍的结果，都是减小导体与磁场 的相对速度，但要注意区分二者的用途。
1．如图所示，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
()
A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁大
C．线圈转动时将产生感应电流
D．线圈转动时感应电流的方向始终是 abcda
就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下
列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是
()
A．增大交变电流的电压，其他条件不变
B．增大交变电流的频率，其他条件不变
C．感应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻
D．感应电流相同条件下，减小焊接缝的接触电阻
解析：增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电 流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感 应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故 A 正确；高 频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工 件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流 变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越 大，感应电流越大，焊缝处消耗的电功率越大，故 B 正确；感 应电流相同条件下，增大焊接缝的接触电阻，焊缝处消耗的电 功率增大，故 C 正确，D 错误。 答案：ABC
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。
人教版高中物理选择性必修第二册 2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
拓展 高频焊接：A 中交变电流的频率越高，B 中产生的感应电动势 越大，感应电流 I 越大，接口 a 处电阻大，电流热功率大，而其他 部分电阻小，电流热功率小，所以接口 a 处易被熔化，而零件其他 部分并不很热．
知识点三 电磁阻尼和电磁驱动 1．电磁阻尼 (1)定义：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． (2)应用：电学仪表中利用电__磁__阻__尼__使指针很快地停下来，便于 读数． 2．电磁驱动 (1)定义：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． (2)应用：交流感应电动机．
3．应用 (1)涡流_热__效__应___的应用：如真空冶炼炉． (2)涡流__磁__效__应__的应用：如探雷器、安检门．
4．防止 电动机、变压器等设备中为防止铁芯中_涡__流__过__大_而导致浪费能 量，损坏电器． (1)途径一：增大铁芯材料的_电 __阻 __率 ___． (2)途径二：用相互绝缘的__硅__钢__片__叠__加__的铁芯代替整块硅钢铁 芯．
1．涡流的成因及特点 (1)成因：块状金属在变化的磁场中或在非匀强磁场中运动时， 穿过金属块的磁通量发生变化，在金属块自身构成的闭合回路中产 生感应电流． (2)特点：金属块本身自行构成闭合回路，如果整块金属的电阻 很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量．
2．涡流的利用 涡流的利用：利用高频真空冶炼炉冶炼高纯度的金属；用探测 器探测地雷、探测地下电缆；利用涡流可以治疗疾病；利用涡流探 伤技术可以检测导电物体的表面和近表面缺陷、涂镀层厚度，还有 磁悬浮列车是利用涡电流减速的． 3．涡流的防止 减小变压器、电动机铁芯中的涡流： 途径一：增大铁芯材料的电阻率； 途径二：用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．
高中物理《涡流-电磁阻尼和电磁驱动》
第四章 电磁感应
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
B
B变化导体环中发生的现象?如果
E
环不断增粗直到变成一圆盘又会发
生什么现象?
根据麦克斯韦电磁场理论，当如右图所示的 磁场变化(可能是由于产生磁场的电流变化)时， 导体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向 移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡 一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流。
b.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
1.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.讨论: (1)为什么用铝框做线圈骨架？
V
(2)、微安表的表头在运输时为何应该把 两个接线柱连在一起？
电学测量仪表要求指针的摆动很快停下 来，以便可以迅速出读数。电流表的线圈要 绕在铝框上，当被测电流通过线圈时，线圈 带动指针和铝框一起转动。铝框在磁场中转 动时产生涡流，磁场对这个涡流的作用力阻 碍它们的摆动，于是使指针很快地稳定指到 读数位置上。
式速度表等。
如右图所示，在O点正下方有一个具有理想边 界的磁场，铜环在A点由静止释放，向右摆至最高点B，不 考虑空气阻力，则下列说法正确的是( )
A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动 解析：铜环在进入和穿
出磁场的过程中，穿过
环的磁通量发生变化，
则环中有感应电流产生，故应损耗一定的机械能．所以A点 高于B点．
焊接过程中，接口a处被熔
化而零件的其他部分并不
很热？
解析：(1)A中交变电流的频率越高，B中磁通量的变化 率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I越大，所以电 流热功率P＝I2R也越大，焊接得越快．
高中物理 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 新人教版选修3
§4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动【学习目标】（1）、知道涡流是如何产生的（2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流（3）、通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因（3）、利用理论联系实际的方法加深理解涡流【学习过程】1．涡流概念：2．涡流产生原因：3．涡流的利用(1)热效应的利用，如：(2)磁效应的利用，如：4．涡流的防止：电动机和变压器中为减小涡流常采用哪两种途径？5．电磁阻尼概念：6．电磁阻尼的应用： 7．电磁驱动概念：8【典例分析】：例题1、用丝线悬挂闭合金属环，悬于O 点，虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。
金属环的摆动会很快停下来。
试解释这一现象。
若整个空间都有向外的匀强磁场，会有这种现象吗？例题2、如图所示是电表中的指针和电磁阻器，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变式训练1、如图所示，挂在弹簧下端的条形磁铁在闭合线圈内上下振动，如果空气阻力不计，则：（）A．磁铁的振幅不变B．磁铁做阻尼振动C．线圈中产生方向不变的电流D．线圈中产生方向变化的电流变式训练2、如图所示，一块长方形光滑铝板放在水平桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则：()A．铝环的滚动速度将越来越小B．铝环将保持匀速滚动C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变变式训练3、如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球()A．整个过程匀速B．进入磁场过程中球做减速，穿出过程球做加速C．整个过程都做匀减速运动D．穿出时的速度一定小于初速度例题3、如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕轴转动时，铜盘将()A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动变式训练4、见教材第29页5题【课堂小结】：。
高中物理人教版2019选修第二册涡流、电磁阻尼和电磁驱动
4.解答：这些微弱的感应电流，将使卫星受 到地磁场的安培力作用。因为克服安培力的作用， 卫星的一部分动能转化为电能，这样卫星机械能 减小，运动轨道距离地面高度会逐渐降低。
5.解答：当条形磁铁向右移动时，金属圆环 中的磁通量减小，圆环中将产生感应电流，金属 圆环将受到条形磁铁向右的作用力，这个力实际 上就是条形磁铁的磁场对感应电流的安培力。这 个安培力将驱使金属圆环向右运动。
（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。
知识拓展
导体在非均匀磁场中移动或处在随时间
涡 流 损
变化的磁场中时，因涡流而导致能量损耗称 为涡流损耗。
涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导 体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率
耗 和电导率等因素有关。涡流损耗的计算需根
（3）安检门
门框
机场的安检门可 以探测人身携带的金 属物品，道理和探雷 器是一样的。
线圈
报警电路
~ 交流电
其它应用
新型炉灶——电磁炉。 金属探测器：飞机场、火车站安全检查、扫雷、 探矿。
电磁炉
危害
导体在产生涡流的过程中，涡流也会产生热量 这样的话会造成很多的能源浪费，还可能烧坏电 器！（例如在电动机和变压器里面）
图一
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线 圈绕在铝框上（图二）。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？使用铝框做线圈骨架有什么好处？
图二
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。
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
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第四章 电磁感应 第七节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
B
B变化导体环中发生的现象?如
E
果环不断增粗直到变成一圆盘
又会发生什么现象?
根据麦克斯韦电磁场理论，当如右图所示的磁场
变化(可能是由于产生磁场的电流变化)时，导
体中的自由电子就会在此电场力的作用下定向
移动从而产生感应电流，这种感应电流是像旋
• 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。
2. 讨论: (1)为什么用铝框做线圈骨架？
v
二、电磁阻尼
1. 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. 讨论: (1)为什么用铝框做线圈骨架？ (2)微安表的表头在运输时为何应该把 两个接线柱连在一起？
v
电学测量仪表要求指针的摆动很快挺下来，以 便可以迅速出读数。电流表的线圈要绕在铝框 上，当被测电流通过线圈时，线圈带动指针和 铝框一起转动。铝框在磁场中转动时产生涡流， 磁场对这个涡流的作用力阻碍它们的摆动，于 是使指针很快地稳定指到读数位置上。
b. 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
v
二、电磁阻尼
1. 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。
v
二、电磁阻尼
1. 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。
3. 应用 (1)利用 a. 真空冶炼炉；b. 探雷器；
3. 应用 (1)利用 a. 真空冶炼炉；b. 探雷器；c. 安检门
(2) 减少
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。
(2) 减少
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。
减少涡流的途径:
(2) 减少
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。
减少涡流的途径:
a. 增大铁芯材料 的电阻率，常用的材 料是硅钢。
Байду номын сангаас (2) 减少
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。
减少涡流的途径:
a. 增大铁芯材料 的电阻率，常用的材 料是硅钢。
涡一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流。
一、涡流
1. 当线圈中的电流随时间变化时， 这个线圈附近的任何导体中都会产生感 应电流——涡流。
一、涡流
1. 当线圈中的电流随时间变化时， 这个线圈附近的任何导体中都会产生感 应电流——涡流。
2. 金属块中 的涡流也要产生 热量。
3. 应用 (1)利用 a. 真空冶炼炉；
三、电磁驱动
三、电磁驱动
1. 如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——电磁驱动。
三、电磁驱动
1. 如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——电磁驱动。
2. 交流感应电动机就是利用电磁驱 动的原理工作的。