第7节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
2020人教版高二物理选修3：2_第7节涡流
第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动学习目标1．了解涡流是怎样产生的．2．了解涡流现象的利用和危害．3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用．4．了解电磁阻尼和电磁驱动．|基础知识·填一填|一、涡流1．定义：做涡电流，简称涡流．2．特点：3．应用(1)(2)4．防止(1)(2)二、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8阻碍导体的运动的现象．2．应用：三、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2．应用：交流感应电动机．|基础小题·做一做|1．正误判断(1)涡流也是一种感应电流．(√)(2)导体中有涡流时，导体本身会产热．(√)(3)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．(√)(4)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化．(√)(5)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流．(√)2．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物，下列相关的说法正确的是()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用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗解析：选A锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制成锅体，故C错误；电磁炉产生变化的磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量而不是靠热传递，故D错误．3．如图所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是()A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止解析：选C条形磁铁向右运动时，环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止．环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果是使环2向右运动．4．涡流的产生条件是什么？块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？提示：①涡流是发生电磁感应现象时产生的感应电流，故涡流的产生条件：a．金属块本身能够形成闭合回路；b.穿过金属块的磁通量发生变化．②块状金属在匀强磁场中运动时不能产生涡流，因为穿过该金属块的磁通量不发生变化．|核心知识·记一记|1．线圈中的电流变化时，线圈附近的导体中会产生涡流，涡流会产生热量，因此在日常生活中，既要防止有害涡流，又要利用有益涡流．2．导体在磁场中运动，感应电流会使导体受到安培力阻碍其运动，即为电磁阻尼．3．磁场运动时，在磁场中的导体内会产生感应电流，使导体受到安培力的作用而运动起来，即为电磁驱动．★要点一对涡流的理解和应用|要点梳理|1．涡流的特点当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大．2．涡流中的能量转化涡流现象中，其他形式的能转化成电能，并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．|例题展示|【例1】 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，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焦耳热总量是( )A ．mgbB ．12m v 2 C ．mg (b －a )D ．mg (b －a )＋12m v 2 [解析] 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 ＋12m v 2，末状态机械能E 2＝mga ，焦耳热Q ＝E 1－E 2＝mg (b －a )＋12m v 2. [答案] D[易 错 警 示]涡流问题的两点提醒(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律．(2)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．|对点训练|1．金属探测器是用来探测金属的仪器，关于其工作原理，下列说法中正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生稳定的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到金属物是因为金属物中产生了涡流D．探测到金属物是因为探测器中产生了涡流解析：选C金属探测器利用涡流探测金属物品原理是：探测器内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．故A、B、D错误，C正确．2．电磁炉(图(甲))的使用让生活便利，环保低碳，它是利用电磁感应原理将电能转换为热能的．某位同学设计了一个小实验模拟电磁炉的工作原理，如图(乙)，在插入铁芯的线圈上端放置一盛有冷水的铁质杯，现接通电源，过了几分钟，杯内的水沸腾起来．关于该实验，下列说法正确的是()A．该同学使用的电源既可以是交流电源，也可以是直流电源B．高频电磁炉有加热线圈，通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C．提高交流电源的频率，同一杯水重复试验，水加热到沸腾时间缩短D．将铁质杯换成电阻率更小的铝质或铜质杯，同一杯水重复试验，水加热到沸腾时间缩短解析：选C由于采用的是电磁感应原理，要使线圈中产生感应电流，所需磁场必须是变化的，所以只能采用交流电源，故A错误；本实验采用的是电磁感应原理，即线圈中产生的磁场在锅体中产生涡流而产生的热量，不是利用热传导原理加热食物的，故B错误；根据电磁感应规律可知，提高交流电源的频率，同一杯水重复试验，水加热到沸腾时间缩短，故C正确；由于采用电磁感应原理，由于铁质材料可以磁化，故可以加强电磁感应现象，所以采用铁质锅体比铝质或铜质杯效果更好，故D错误．★要点二电磁阻尼的应用|要点梳理|电磁阻尼有不少应用．例如：使用磁电式电表进行测量时，总希望指针摆到所示值的位置时便迅速地稳定下来，以便读数．由于指针转轴的摩擦力矩很小，若不采取其他措施，线圈及指针将会在所示值附近来回摆动，不易稳定下来．为此，许多电表把线圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生感应电流，从而获得电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置．电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成的．|例题展示|【例2】如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜球在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两点在同一水平线上B．A点高于B点C．A点低于B点D．最终铜球将做等幅摆动[解析]铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A点高于B点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动．故选B.[答案] B[规律方法]电磁阻尼的分析方法(1)运用楞次定律分析导体的受力情况．(2)运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能量转化情况．|对点训练|1.(多选)如图所示为电表中的指针和电磁阻尼器的结构，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解析：选AD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．不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻碍作用．所以它能使指针很快地稳定下来．2.如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且各种摩擦等阻力不计．现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则()A．铜盘转动将变慢B．铜盘转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来决定解析：选A当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知其感应电流受的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢．本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，故A正确．★要点三电磁驱动的应用|要点梳理|1．电磁驱动的形成原因如图，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化，假如线圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈在安培力作用下会跟着一起转动起来．楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可以用楞次定律来解释．2．电磁阻尼与电磁驱动的比较|例题展示|【例3】如图所示，将一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，铝框可以绕竖直轴线OO′自由转动．转动磁铁，会发现静止的铝框也会发生转动．下列说法正确的是()A．铝框与磁极转动方向相反B．铝框始终与磁极转动的一样快C．铝框是因为磁铁吸引铝质材料而转动的D ．铝框是因为受到安培力而转动的[解析] 根据楞次定律可知，为阻碍磁通量增加，导致铝框与磁铁转动方向相同，但快慢不一，故A 、B 错误；由以上分析可知，铝框转动是因为由于电磁感应产生电流，而使铝框内受到安培力而转动，故C 错误，D 正确．[答案] D【例4】 如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A .在弧形轨道上高为h 的地方，无初速释放一磁铁B (可视为质点)，B 下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A 的中心轴运动，设A 、B 的质量分别为M 、m ，若最终A 、B 速度分别为v A 、v B .(1)螺线管A 将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能．[解析] (1)磁铁B 向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管A 向右运动．(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为A 、B 的动能和螺线管中的电能，所以mgh ＝12M v A 2＋12m v B 2＋E 电． 即E 电＝mgh －12M v A 2－12m v B 2. [答案] (1)向右 (2)mgh －12M v A 2－12m v B 2 [规 律 方 法]电磁驱动问题的分析方法(1)运用电磁感应定律分析产生电磁驱动的原因．(2)运用楞次定律分析产生电磁驱动的力的方向．(3)从受力角度和能量角度分析导体的运动情况．|对点训练|1．下列现象属电磁驱动的是()A．磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做B．微安表的表头在运输时要把两接线框短接C．自制金属地雷探测器D．当图中B变大时，a、b在固定光滑导轨上滑动解析：选D磁电式仪表线圈的骨架用铝框制成，工作时指针带动铝框偏转，切割磁感线产生感应电流，感应电流受到安培力，阻碍线圈的转动，A选项错误；微安表的表头在运输时要把两接线框短接，由于电磁效应，线圈阻尼变得极大，运输时线圈不再容易摆动，可以防止指针打坏，B选项错误；金属探测器由振荡器和功率放大器等组成，不是电磁驱动，C选项错误；图中B变大，导体a、b中产生感应电流，感应电流受到安培力作用滑动，属于电磁驱动，D选项正确．2.(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．小车先加速后减速解析：选BC本题为电磁驱动，可由楞次定律判断作用力的方向，再由牛顿第二定律判断运动情况．磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动．同理，磁铁穿出时，由楞次定律的扩展含义知产生的相互作用力阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B正确；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的，这个安培力使小车向右运动，且一直做加速运动，C正确．[课堂小结]「基础达标练」1．(多选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是()A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应解析：选BD这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对；若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错；安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对．2．桌面上放一铜片，如图所示，一条形磁铁的N极自上而下接近铜片的过程中，铜片对桌面的压力()A．增大B．减小C．不变D．无法判断是否变化解析：选A磁铁的N极接近铜片时，自上而下穿过铜片的磁通量增大，在铜片内会产生逆时针方向绕行的感应电流(如图所示)，使铜片上方呈现N极，阻碍磁铁接近．根据牛顿第三定律知，磁铁对铜片有同样大小的作用力，使铜片增加对桌面的压力．3．下列有关金属探测器工作原理叙述正确的是()A．金属探测器是利用电流的热效应原理工作的B．当金属探测器在探测到金属时，会在探测器内部产生涡流，致使蜂鸣器发出蜂鸣声C．金属探测器自身不产生迅速变化的磁场时，仍可以探测到金属物质而正常工作D．金属探测器在正常工作时，自身会产生迅速变化的磁场，从而使探测器附近的金属内部产生涡流，影响原来的磁场，引发报警解析：选D金属探测器利用的是电磁感应现象，故A、C错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误；探测过程中工作时，当探测器靠近金属物体时，能在金属中形成涡流，进而引起线圈中电流的变化，产生涡流，影响原来的磁场，引发报警，故D正确．4．(多选)关于涡流，下列说法中正确是()A．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B．家用电磁炉是利用涡流来加热食物的C．阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动D．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能增大涡流解析：选ABC高频冶炼炉是用涡流来熔化金属对其进行冶炼的，炉内放入被冶炼的金属，线圈内通入高频交变电流，这时被冶炼的金属中产生涡流就能被熔化，故A正确；电磁炉利用高频电流在电磁炉内部线圈中产生磁场，当含铁质锅具放置炉面时，铁磁性锅体被磁化，在锅具底部产生交变的涡流来加热食物，故B正确；阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，当金属板从磁场中穿过时，金属板板内感应出的涡流会对金属板的运动产生阻碍作用，故C正确；在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减小涡流，故D错误．5．(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()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解析：选AB由于磁针位于圆盘的正上方，所以穿过圆盘的磁通量始终为零，故C错误；如果将圆盘看成由沿半径方向的“辐条”组成，则圆盘在转动过程中，“辐条”会切割磁感线产生感应电动势，在圆盘中产生涡电流，该涡电流产生的磁场导致磁针运动，故A、B正确；同时圆盘中的自由电子随圆盘一起转动形成电流，该电流对磁针没有作用力，D错误．6.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图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，线圈通入高频交变电流，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()A．利用线圈中电流产生的焦耳热B ．利用线圈中电流产生的磁场C ．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D ．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电解析：选C 高频感应炉的原理：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化．故只有C 正确．7．如图所示，上下开口、内壁光滑的铜管P 和塑料管Q 竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块( )A ．在P 和Q 中都做自由落体运动B ．在两个下落过程中的机械能都守恒C ．在P 中的下落时间比在Q 中的长D ．落至底部时在P 中的速度比在Q 中的大解析：选C 小磁块从铜管P 中下落时，P 中的磁通量发生变化，产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P 中不是做自由落体运动，而塑料管Q 中不会产生电磁感应现象，因此Q 中小磁块做自由落体运动，A 错误；P 中磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B 错误；由于在P 中小磁块下落的加速度小于g ，而Q 中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P 中下落的时间比在Q 中长，C 正确；根据动能定理可知，小磁块落到底部时在P 中的速度比在Q 中的小，D 错误．8．一个半径为r 、质量为m 、电阻为R 的金属圆环，用一根长为L 的绝缘细绳悬挂于O 点，离O 点下方L 2处有一宽度为L 4、垂直纸面向里的匀强磁场区域，如图所示．现使圆环从与悬点O 等高位置A 处由静止释放(细绳张直，忽略空气阻力)，摆动过程中金属环所在平面始终垂直磁场，则在达到稳定摆动的整个过程中，金属环产生的热量是 ( )A ．mgLB ．mg ⎝⎛⎭⎫L 2＋rC ．mg ⎝⎛⎭⎫34L ＋rD ．mg (L ＋2r )解析：选C 线圈在进入磁场和离开磁场时，磁通量发生变化，产生感应电流，机械能减少，最后线圈在磁场下面摆动，机械能守恒．在整个过程中减少的机械能转变为焦耳热，在达到稳定摆动的整个过程中，金属环减少的机械能为mg ⎝⎛⎭⎫34L ＋r ，C 正确．「能力提升练」1．一位物理老师用一段铜导线和一块磁铁演奏一曲《菊花台》的视频惊艳网友，网友直呼“史上最牛物理老师”．他是这么做的：在一块木板上固定两颗螺丝钉，用一段铜导线缠绕在两颗螺丝钉之间，扩音器通过导线与两螺丝钉连接．将磁铁放在铜导线旁边，手指拨动铜导线，另一只手握着螺丝刀压着铜导线，并在铜导线上滑动，优美动听的乐曲就呈现出来了．根据上面所给的信息，你认为下面说法正确的是( )A ．手指拨动铜导线，铜导线的振动引起空气振动而发出声音B ．手指拨动铜导线，使铜导线切割磁感线产生感应电流，电流通过扩音器放大后发声C ．声音的音调变化是通过手指拨动铜导线力的大小来实现的D ．手指拨动铜导线，铜导线中产生直流电流解析：选B 手指拨动铜导线发声是由于铜导线切割磁感线产生感应电流，电流通过扩音器放大后发声，选项A 错误，B 正确；螺丝刀压着铜导线在铜导线上滑动，实质是改变铜导线切割磁感线的有效长度，从而改变感应电流，变化的电流通过导线传到扩音器中，便产生不同音调的声音，所以声音的音调变化不是通过手指拨动铜导线产生的，选项C错误；手指拨动铜导线，铜导线振动切割磁感线，根据法拉第电磁感应定律，铜导线中的感应电流大小、方向均改变，选项D错误．2．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．图示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是()A．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解析：选B电磁炉线圈中通以交变电流，产生交变磁场，锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，A选项错误，B选项正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，C选项错误；陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，不会产生涡流，D选项错误．3．(2019·湖北模拟)随着科技的不断发展，无线充电已经进入人们的视线．小到手表、手机，大到电脑、电动汽车的充电，都已经实现了从理论研发到实际应用的转化．下图给出了某品牌的无线充电手机利用电磁感应方式无线充电的原理图．关于无线充电，下列说法正确的是()A．无线充电时手机接收线圈部分的工作原理是“电流的磁效应”B．只有将充电底座接到直流电源上才能对手机进行充电C．接收线圈中交变电流的频率与发射线圈中交变电流的频率相同D．只要有无线充电底座，所有手机都可以进行无线充电。
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．
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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．
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。
图中磁铁左方目标导航知识精讲铝盘的甲区域（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。
第7节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
课题：涡流电磁阻尼和电磁驱动课时：1课时学习目标：1.了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用．2．了解电磁阻尼和电磁驱动．3．了解一些电器设备的工作原理，培养应用理论知识解决实际问题的能力. 学习重难点：1.了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用．2．了解电磁阻尼和电磁驱动．【课前自主学习】一、涡流1．定义：由于，在导体中产生的像水中旋涡一样的感应电流．我们把它叫做涡电流，简称．2．特点：如果产生涡流的导体电阻率很小，涡流往往很强，产生的热量．3．涡流的应用：(1)涡流热效应的应用，如．(2)涡流磁效应的应用，如．4．涡流的防止电动机、变压器等设备应防止铁芯中涡流过大，而导致浪费能量，损坏设备，采取增大铁芯材料的，用相互绝缘的叠成的铁芯代替整个的硅钢铁芯．二、电磁阻尼1．概念：当导体在磁场中运动时，会使导体受到安培力，安培力的方向总是导体的运动．2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使表针，便于读数．三、电磁驱动1．概念：磁场相对导体运动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到的作用，使导体的现象．2．应用：交流感应电动机.【课堂互动探究】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感应电流，电流在导体内自成闭合回路，很像水的漩涡，把它叫做涡电流，简称涡流．2．产生：把金属块放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动时，金属块内都会产生涡流．3．特点：电流在金属块内自成闭合回路，整块金属的电阻很小，涡流往往很强．二、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．如图，当转动蹄形磁铁时，线圈也跟着转动起来，产生这种现象的原因就是电磁驱动．【当堂训练】例1如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是()A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯例2如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．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，磁铁就会很快地停下来，解释这个现象，并说明此现象中能量转化的情况．【当堂检测】如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()A．小球将永远运动下去B．小球受到电磁阻尼作用最终停止运动C．小球受到电磁力，运动越来越剧烈D．无法判定【当堂小结】【课后作业】【课后反思】。
高二物理人教版选修3-2第四章 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
核心素养培养目标
1.了解涡流是怎样产生 的。 2.了解涡流现象的利用和 危害。 3.通过对涡流实例的分 析,了解涡流现象在生活 和生产中的应用。 4.了解电磁阻尼和电磁驱 动。 5.通过对涡流利弊的认 识,培养全面认识和对待 事物的科学素养。
核心素养思维导图
一、涡流 1.定义:由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。 2.特点:若金属的电阻率小,涡流往往很强,产生的热量很多。 3.应用 (1)涡流热效应:如真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应:如探雷器、安检门。 4.防止 电动机、变压器等设备中应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
(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象,同样遵循法 拉第电磁感应定律。
(2)磁场变化越快 Δ������越大 ,导体的横截面积 S 越大,导体材料的电
������
阻率越小,形成的涡流就越强。
探究一
探究二
典例剖析 【例题1】 (多选)高频焊接原理示意图如图所示,线圈通以高频 交变电流,金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热,将焊缝熔化焊接, 要使焊接处产生的热量较大可采用 ( ) A.增大交变电流的电压 B.增大交变电流的频率 C.增大焊接缝的接触电阻 D.减小焊接缝的接触电阻
试定性分析其原因。
解析:第一种情况下,阻尼摆进入有界磁场后,在摆中会形成涡流, 涡流受磁场的阻碍作用,会很快停下来;第二种情况下,将金属摆改 成梳齿状,阻断了涡流形成的回路,从而减弱了涡流,受到的阻碍会 比先前小得多,所以会摆动较长的时间。
答案:见解析
12 3 4 5
1.如图所示,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( )
课件8：4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动
特别提醒： (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁 感应定律。
2磁场变化越快ΔΔtBt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。
Hale Waihona Puke 二、电磁阻尼与电磁驱动 1．电磁驱动和电磁阻尼的形成原因 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化。例如，线 圈处于如图所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零。当蹄 形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律， 此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线 圈会跟着一起转动起来。
4．涡流的防止 电动机、变压器等设备中应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__叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。
知识点2、电磁阻尼 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。
A．mgb B.12mv2＋mgb C．mg(b－a) D.12mv2＋mg(b－a)
易错分析：对本题的易错选项及错误原因分析如下：
错误地认为金属块最终停在O点处而选B项；忽略了金属块刚 开始滑动时具有的动能而误选C项。 正确解答：金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流 转化为热能，机械能要减小，上升的最大高度不断降低，最后刚 好滑不出磁场后，就做往复运动永不停止，根据能量转化与守恒， 整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即：Q＝ΔE＝12 mv2＋mg(b－a)，故 D 正确。 正确答案：D
知识点3、电磁驱动
人教版高二物理选修3-2第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件
2.电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用， 下列说法正确的是（ ） A.电磁炉利用变化的磁B场CD使食物中的水分子形成涡流来对食物 加热
B.当金属探测器在探测到金属时，会在金属内部产生涡流，涡 流的磁场反过来影响金属探测器中的电流，致使蜂鸣器发出蜂 鸣声
C.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做是利用电磁阻尼让摆动 的指针快速停下来，微安表在运输时要把正负接线柱短接也 是利用电磁阻尼，防止指针摆动过大损坏
4.电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。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。 因此，我们要想
办法减小涡流。途径之一是增
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。另一个途径就是用互
相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
5.探测地雷的探雷器是利用涡流工作的。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。这种探 雷器可以用来探测金属壳的地 雷或有较大金属零件的地雷。 机场的安检门可以探测人身携带的金属物品，道理是一样的。
11.水平光滑的桌面内固定一足够长的直导线，并通入如下图 所示的恒定电流，两个相同的正方形线框abcd和efgh到导线 的距离相等，两个线框
间产生的电磁现象忽略不计，
现分别给两个线框竖直向下
和水平向右的速度v。
下列判断正确的是（ ACD） A.线框abcd做匀速直线运动，线框efgh做减速直线运动
C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力
D．磁块动能的增加量小于于重力势能的减少量
10．两个完全相同的灵敏电流计A、B，按图所示的连接方式， 用导线连接起来，当把电流计A的指针向左边拨动的过程中， 电流计B的指针将（ ）
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 课件
芯
2.电磁阻尼
(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⑨ 阻碍 (选填“促进”或“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⑩ 停下来 ,
(2)阅读教材中“演示”的相关内容,回答下面问题。 如图所示,一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间,蹄形磁铁
和闭合线圈都可以绕 OO'轴转动。当转动蹄形磁铁时,观察线圈的运
动。怎样解释线圈的运动?
解答:当蹄形磁铁转动时,穿过线圈的磁通量就发生变化。例如, 线圈处于图中所示的初始状态时,穿过线圈的磁通量为零,蹄形磁铁 一转动,穿过线圈的磁通量就增加了,根据楞次定律,此时线圈中就 有感应电流产生,以阻碍磁通量的增加,因而线圈会跟着一起转动起 来。
主题 2:电磁阻尼、电磁驱动(重点探究) (1)阅读教材中的“思考与讨论”,回答下列问题。
①如图甲所示,一个单匝线圈落入磁场中,分析它在图示位置时
感应电流的方向和所受安培力方向。安培力对线圈的运动有什么影 响?
②磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,如
图乙所示。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?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 沿什么方向?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?
解答:①单匝线圈落入磁场中图示位置时感应电流方向为逆时
针,由左手定则可判定安培力方向向上,安培力阻碍线圈的下落。
②仪表工作时指针向右偏转,铝框中的感应电流方向(从上往下
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
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
4.7涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第7节
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
问 题 思 考
1、什么是涡流？
2、产生涡流的条件？
3、什么是电磁阻尼？
4、什么是电磁驱动？
教材要点解读
1．定义 当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导 体中都会产生感应电流．电流在导体内自成闭合回路， 很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．
2．涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿
1．定义
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磁场力的作用，根据楞次 定律，磁场力总是阻碍导体的运动，这就是电磁阻尼．
1．定义 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ຫໍສະໝຸດ 力的作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动．
2．电磁阻尼与电磁驱动的比较
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，将金属熔化，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( AD )
A．电流变化的频率越高，
焊缝处的温度升高得越快 B．电流变化的频率越低， 焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小
上课用第七节：涡流、电磁阻尼和电磁驱动
实验目的和原理介绍
实验器材准备和操作步骤说明
线圈
电源
用于产生磁场。
提供实验所需电能。
03
电压表
测量电路中的电压。
01
导体
用于产生涡流。
02
电流表
测量电路中的电流。
实验器材准备和操作步骤说明
实验器材准备和操作步骤说明
滑动变阻器：调节电路中的电阻，从而控制电流的大小。 支架、导线等辅助器材。 操作步骤
表现形式
涡流表现为在导体内部产生的环形电流；电磁阻尼表现为阻碍导体运动的力；电磁驱动表现为驱动导体运动的力。
三者之间内在联系与区别
三者相互作用关系分析
涡流与电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，涡流的产生会增强电磁阻尼效应，因为涡流产生的磁场会与原磁场相互作用，增强阻碍导体运动的力。
涡流与电磁驱动
三者相互作用关系分析
影响因素
电磁驱动的效果受到多个因素的影响，包括磁场强度、电流大小、线圈匝数、铁芯材料等。
电磁驱动产生条件及影响因素
电磁驱动在工程技术中应用
电机 电磁阀 电磁泵 磁悬浮列车 电磁驱动在电机中得到了广泛应用，如直流电机、交流电机等。 电磁阀利用电磁驱动原理控制阀门的开关，广泛应用于液压、气动等控制系统中。 电磁泵利用电磁驱动原理将电能转化为机械能，实现液体的输送和增压。 磁悬浮列车利用电磁驱动原理实现列车的悬浮和导向，具有高速、安全、舒适等优点。
电磁阻尼原理及特点
定义
电磁阻尼指的是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。
分类
根据产生电磁阻尼的方式不同，可以分为动生电磁阻尼和感生电磁阻尼。
电磁阻尼定义与分类
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电磁感应
第7节
涡流
电磁阻尼和电磁驱动
昭阳区一中 付科
教版·物理·选修3-2
复习回顾: “互感”和“自感”产 生的感应电动势是动生电动势,还 是感生电动势?
教版·物理·选修3-2
互感和自感是两种特殊的电磁 感应现象,现在学习另一种特殊的 电磁感应现象—涡流。涡流在实 际生活中有许多应用，如：
1 B. mv2 2
C．mg(b－a)
D．mg(b－a)＋
1 mv2 2
教版·物理·选修3-2
解析：金属块进出磁场时，由于涡流现象产生焦耳热 而使机械能减少．解答本题首先应明确金属块的初、末状 态，然后根据金属块机械能的变化确定所产生的焦耳热总 量． 金属块进出磁场时，会产生焦耳热，损失机械能而使
教版·物理·选修3-2
变式迁移 1.右图是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图， 其中外圈A是通高频交变电流的线圈，B是自行车零件，a是 待焊接口，焊接时接口两端接触在一起．当A中通有交变电流 时，B中会产生感应电流，使得接口处金属熔化焊接起来． (1)试分析说明，焊接的快慢与交变电流的频率有什么关 系？ (2)试解释说明，为什么 焊接过程中，接口a处被熔 化而零件的其他部分并不 很热？
教版·物理·选修3-2
基础巩固 1．(2011年宁夏银川)电磁炉是利用电磁感应现象产生的 涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的 是( ) 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用金属材料制成，以加快热传 递、减少热损耗
教版·物理·选修3-2
三、涡流的机械效应
• 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.
教版·物理·选修3-2
• 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。 • 线圈转动与磁铁同向，但转 速小于磁铁，即同向异步。 • 应用：感应电动机、电能表、 汽车上用的电磁式速度表等。
教版·物理·选修3-2
一、涡流:块状金属在变化的磁场中或在磁场 中运动时,金属块内产生的感应电流.
• 涡流是在整块金属内产生的感应电流。 • 涡流是整块导体发生 的电磁感应现象，同 样遵守电磁感应定律。
教版·物理·选修3-2
二、涡流的热效应：
1、应用 (1)真空冶炼炉
真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中通入 反复变化的电流，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．
(2)电磁炉 炉盘下的线圈中通入交流电，使 炉盘上的金属中产生涡流，从而 生热。 (3)金属探测器 探雷器、安检门等。
教版·物理·选修3-2
• 2、危害：发热浪费能量。 • 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是 由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠 合而成的，以减少涡流和电能的损耗，同时 避免破坏绝缘层。 • 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
教版·物理·选修3-2
变式迁移 2．如右图所示，让一金属圆盘接近磁铁的两极，但不
接触．使磁铁转动，圆盘也会跟着转动．这种现象称为
“电磁驱动”．请你说明电磁驱动的原理． 解析：当蹄形磁铁转动时， 圆盘上不同位置的磁通量发生变 化，因而圆盘中会有涡流形成， 该涡流的磁场阻碍磁通量的变化， 使圆盘随着磁铁一起转，但圆盘 转动速度比磁铁慢．
金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能达到
的最高位置为y＝a时，金属块不再进出磁场，不再产生焦 耳热．金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动．由于
金属块减少的动能和重力势能全部转化为内能，所以Q＝
|ΔEp＋ΔEk|＝mg(b－a)＋ 1 2.3-2
祝
您
解析：涡流是高频交流电产生的磁场引起的电磁感应现象， 故选项A正确B错误；电磁炉表面一般用绝缘材料制成，避免 产生涡流，锅体用金属制成利用涡流加热物体，故选项CD错 误． 答案：A
教版·物理·选修3-2
能力提升 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如下图所示， 抛物线的方程是y＝x2，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(图中的虚线所示)，一个 小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以初速度v沿抛物线下 滑．假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦 耳热总量是( ) A．mgb
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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． (2)B中各处电流大小相等，但接口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 已被熔化而零件其他部分并不很热．
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电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
• 电磁阻尼是导体相对于磁场运动; 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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课堂小结： 1．当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附 近的另一个线圈中会产生________，看起来像水中的漩涡， 所以把它叫做________，简称________． 2．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________，这种现象称为电磁阻 尼． 3．如果磁场相对导体运动，导体中会产生感应电流， 感应电流所受的安培力使导体运动起来．这种作用称为 ________． 1．感应电流 3．电磁驱动 涡电流 涡流 2．阻碍导体的运动