2.3涡流电磁阻尼和电磁驱动导学案-高二下学期物理人教版选择性

第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动（第1课时）
【学习目标】
1.了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。

2.知道涡流，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。

【新课引入】
现在家庭中常用的电磁炉，炉盘下有一个线圈，它工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面的放置铁锅，铁锅会发热，你知道这是为什么吗？
【学习任务一】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，这种与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作。

2．感生电动势：
如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在的作用下做定向运动，产生，也就是说导体中产生了感应电动势，也叫作。

3．感应电场的方向：与所产生的感应电流的方向相同，可由定律判断。

思考：如图所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场E.如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，产生感应电流．
(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的
方向？
(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？
总结：
(1)静电场是由电荷激发而产生的，感生电场是由变化的磁场激发而产生的。

(2)静电场的电场线（填“不闭合”或“闭合”）的，而感生电场的电场线是的。

例1．关于感生电场，下列说法中正确的是()
A．感生电场由变化的磁场产生
B．恒定的磁场也能在周围空间产生感生电场
C．感生电场的方向可以用楞次定律来判定
D．感生电场的电场线是闭合曲线，其方向一定是沿逆时针方向
例2．如图所示，在一水平光滑绝缘塑料板上有一环形凹槽。

有一质量为
m、电荷量为q的带正电小球，在槽内沿顺时针方向做匀速圆周运动。

现
加一竖直向上的均匀增大的匀强磁场，则（）
A．小球速度变大 B．小球速度变小
C．小球速度不变D．小球速度可能变大也可能变小
【学习任务二】涡流
1.观察与思考：
（1）如果环不断增粗直到变成一圆盘，又会发生什么现象？变成方盘呢？
（2）如果导体用整块铁代替，电流变化时，铁块中有感应电流吗？如果有，它的
形状如何？
2.结论：
（1）只要空间有变化的_____________，其中的导体就会产生感应电流，我们把这种感应电流叫做________。

涡流是在整块金属内产生的感应电流。

（2）涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守________________。

3.应用：
（1）涡流热效应的应用：如________________。

（2）涡流磁效应的应用：如________________、________________。

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：增大电阻率。

(2)途径二：用代替整个硅钢铁芯。

例3．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容器是( ) 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
练习：(多选)变压器的铁芯是用薄硅钢片叠压而成的(如图所示)，而不是采用一整块硅钢铁芯，这是为了( )
A．增大涡流，提高变压器的效率
B．减小涡流，提高变压器的效率
C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量
D．增大铁芯中的电阻，以减小放出的热量
第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动（第2课时）
【学习目标】
1.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理
2.了解电磁阻尼和电磁驱动在生产和生活中的应用
【学习任务一】电磁阻尼与电磁驱动
1.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，安培力的方向总是运动的现象。

（2）应用：磁电式仪表中利用使指针迅速停止到某位置，便于读数。

在运输灵敏电流表时用导线把两个接线柱连在一起，以阻碍表针摆动。

2.电磁驱动
（1）概念：磁场相对导体转动时，导体中产生，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：。

(1)电磁驱动和电磁阻尼都遵循楞次定律。

(2)电磁驱动和电磁阻尼都是通过受到安培力，安培力做功引起能量的转化。

【学习任务二】典例分析
例1、 (多选)如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈abcd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，转速与磁铁转速相同
B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁转速小
C．线圈转动时将产生方向变化的电流
D．线圈转动时感应电流的方向始终是a→b→c→d→a
练习：如图所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和导线环都静止在竖直平面内，若条形磁铁突然绕OO′轴转动，且N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，导线环将( )
A．产生逆时针方向的感应电流，导线环上端向纸里、下端向纸外随磁铁转动
B．产生顺时针方向的感应电流，导线环上端向纸外、下端向纸里转动
C．产生逆时针方向的感应电流，导线环并不转动
D．产生顺时针方向的感应电流，导线环并不转动
【学习任务三】电磁阻尼与电磁驱动比较
电磁阻尼电磁驱动
成因由导体在磁场中运动形成的由磁场运动而形成的
巩固练习 1．下列关于涡流的说法正确的是( )
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发生变化而产生的
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
D ．在硅钢片中不能产生涡流
2、(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．下列关于这个安检门的说法正确的是( BD )
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，那么这个安检门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
3、(多选)电表中的指针和电磁阻尼器如图所示，下列说法正确的是( AD )
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
4．如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以绕OO ′轴自由转动，两磁极靠近铜盘，但不接触．当磁铁绕OO ′轴转动时，铜盘将( B )
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
效果 安培力方向与导体运动方向 ，为 力 安培力方向与导体运动方向 ， 为 力
能量
转化 克服 做功，其他形式的能转化为 能，最终转化为内能 磁场能转化为 能，通过 做功，电能转化为导体的机械能
共同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是 （填“阻碍”或“促进”）导体与磁场间的相对运动
C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动。