《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》参考课件
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涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图 4-7-3 所示，抛物线的方程
为 y＝x2，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．mgb
B.12mv2
C．mg(b－a)
D．mg(b－a)＋12mv2
图 4-7-3
【解析】 由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往ห้องสมุดไป่ตู้运动)能量守恒．初状 态机械能 E1＝mgb＋12mv2，末状态机械能 E2＝mga，焦耳热 Q＝E1－E2＝mg(b －a)＋12mv2. 【答案】 D
求解此题应把握以下两点： (1)金属块进出磁场时，产生焦耳热，损失机械能． (2)金属块整体在磁场中运动时，其机械能不再损失，在磁场中做往复运动．
电磁阻尼与电磁驱动的理解
电磁阻尼
电磁驱动
成因
由导体在磁场中运动形成
由磁场运动形成
安培力的方向与导体运动方 安培力的方向与导体运动方向
不 效果
向相反，为阻力
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
一、涡流
1．定义：由于电电磁磁感感应应 ，在导体中产生的像水中漩涡样的感感应应 电流． 2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很很强强，产生的热量很很多多． 3．应用 (1)涡流热效应：如真真空空冶冶炼炼炉炉． (2)涡流磁效应：如探探雷雷器器、安安检检门门．
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：用相互绝缘的硅钢钢片片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯． 二、电磁阻尼和电磁驱动 1．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 向总是阻阻碍碍导体运动的现象． (2)应用：磁电式仪表中利用电电磁阻尼 使指针迅速停止到某位置，便于读数．
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件
电磁阻尼的分析
例1 如图4－7－2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两点在同一水平线上
B．A点高于B点
C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
图4－7－2
【思路点拨】 电磁阻尼现象中要抓住两点，一是 金属能够自身形成闭合回路，形成涡流，二是磁通 量要发生变化，形成涡流，阻碍相对运动． 【精讲精析】 铜环进入磁场和出磁场的过程中， 都有涡流产生，阻碍铜环的摆动，从而有机械能转 化为内能，A点高于B点，最终铜环将在磁场中做 等幅摆动．答案为B.
即时应用 (即时突破，小试牛刀) 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 D．在硅钢中不能产生涡流
二、电磁驱动与电磁阻尼 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4－7－ 1 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 图4－7－1 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．
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 右运动，且一直做加速运动，C对． 【答案】 BC 【规律总结】 无论是导体运动，还是磁场运动， 电磁感应现象中感应电流所受安培力总是阻碍导体 和磁场间发生相对运动．
电磁感应中的能量问题
例3 光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图 4－7－6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面 上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物面下滑，假设抛物面 足够长，小金属块沿抛物面下滑后产生的焦耳热总 量是( )
涡流电磁阻尼和电磁驱动完整版课件
答案： C
涡流现象中的能量转化问题 伴随着涡流现象，其他形式的能转化为电能，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，最终转化为电能．
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，
答案： D
对电磁阻尼和电磁驱动的理解
电磁阻尼和电磁驱动的比较：见下表
项目 比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
不同点 成因
由于导体在磁 场中运动而产 生感应电流
由于磁场运动引起磁通量 的变化而产生感应电流
项目 比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
安培力的方向与导体运 导体所受安培力的方向
效果 动方向相反，阻碍导体 与导体运动方向相同，
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___叠成的铁芯代替整块硅 钢铁芯．
涡流的本质是电磁感应现象，遵守电磁感应定 律和楞次定律．
电磁阻尼和电磁驱动 1．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 安培力的作用，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，便 于读数． 2．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，_使__导__体__运__动___起来． (2)应用：交流感应电动机．
答案： A
3．(2014·广州高二检测)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ列应用与涡流有关的是( )
涡流现象中的能量转化问题 伴随着涡流现象，其他形式的能转化为电能，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，最终转化为电能．
光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图所示，
答案： D
对电磁阻尼和电磁驱动的理解
电磁阻尼和电磁驱动的比较：见下表
项目 比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
不同点 成因
由于导体在磁 场中运动而产 生感应电流
由于磁场运动引起磁通量 的变化而产生感应电流
项目 比较内容
电磁阻尼
电磁驱动
安培力的方向与导体运 导体所受安培力的方向
效果 动方向相反，阻碍导体 与导体运动方向相同，
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___叠成的铁芯代替整块硅 钢铁芯．
涡流的本质是电磁感应现象，遵守电磁感应定 律和楞次定律．
电磁阻尼和电磁驱动 1．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 安培力的作用，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，便 于读数． 2．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，_使__导__体__运__动___起来． (2)应用：交流感应电动机．
答案： A
3．(2014·广州高二检测)ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ列应用与涡流有关的是( )
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件
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．涡流的利用与防止 (1)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．
[后思考] 电磁驱动现象中，导体在安培力作用下的运动速度总要比磁场的运动速度慢 一些，原因是什么？ 【提示】 如果导体速度和磁场速度一样，则两者相对速度为零，感应电流 便不会产生，这时的电磁驱动作用就会消失，所以导体速度总要比磁场速度慢一 些．
[合作探讨] 如图4-7-5所示，弹簧的上端固定，下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到一定高 度后释放，磁铁能振动较长的时间才停下来．
【答案】 AB
2．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图4-7-3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 质混入被炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．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
【答案】 C
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.
学习目标 知识储备 学习探究 典例精析 课堂小结 自我检测
涡流、电磁阻尼和电磁驱动-ppt
涡流：随着能源转换和传输需求的增加，涡流效应在电气设备中的应用将更加广泛，同时涡流技术也将在节能减排、环保等领域发挥重要作用。
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感谢您的观看
涡流在磁场中受到的力与金属或导电材料的运动方向相反，从而产生阻碍运动的力，即电磁阻尼力。
电磁阻尼力的大小与磁场强度、金属或导电材料的性质、运动速度等因素有关。
当金属或导电材料在磁场中运动时，会产生感应电流，即涡流。
电磁阻尼的原理
电磁阻尼在许多领域都有应用，如机械工程、航空航天、交通运输等。
在航空航天领域，电磁阻尼技术可以用于控制飞行器的振动和噪声，提高飞行器的性能和安全性。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
CATALOGUE
目录
涡流 电磁阻尼 电磁驱动 涡流、电磁阻尼和电磁驱动的比较
01
涡流
当导体在磁场中发生相对运动时，导体内部产生的感应电流。
涡流
涡流具有旋涡状的物理形态，其大小和方向随时间变化。
特点
涡流的定义
涡流的产生
产生条件
导体在磁场中作切割磁感线运动或导体中的磁通量发生变化。
利用涡流加热金属工件，可实现快速、均匀加热，提高生产效率和产品质量。
03
02
01
涡流的应用
02
电磁阻尼
电磁阻尼的定义
电磁阻尼是指利用磁场对金属或导电材料产生的作用力来减缓或阻止其运动的一种技术。
电磁阻尼器是一种利用电磁原理工作的阻尼器，它能够通过磁场对金属或导电材料的作用力来吸收或转化振动能量，从而达到减振降噪的目的。
电磁驱动具有结构简单、响应速度快、控制精度高等优点，因此在自动化、机器人、精密仪器等领域得到了广泛应用。
电磁驱动的定义
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涡流在磁场中受到的力与金属或导电材料的运动方向相反，从而产生阻碍运动的力，即电磁阻尼力。
电磁阻尼力的大小与磁场强度、金属或导电材料的性质、运动速度等因素有关。
当金属或导电材料在磁场中运动时，会产生感应电流，即涡流。
电磁阻尼的原理
电磁阻尼在许多领域都有应用，如机械工程、航空航天、交通运输等。
在航空航天领域，电磁阻尼技术可以用于控制飞行器的振动和噪声，提高飞行器的性能和安全性。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
CATALOGUE
目录
涡流 电磁阻尼 电磁驱动 涡流、电磁阻尼和电磁驱动的比较
01
涡流
当导体在磁场中发生相对运动时，导体内部产生的感应电流。
涡流
涡流具有旋涡状的物理形态，其大小和方向随时间变化。
特点
涡流的定义
涡流的产生
产生条件
导体在磁场中作切割磁感线运动或导体中的磁通量发生变化。
利用涡流加热金属工件，可实现快速、均匀加热，提高生产效率和产品质量。
03
02
01
涡流的应用
02
电磁阻尼
电磁阻尼的定义
电磁阻尼是指利用磁场对金属或导电材料产生的作用力来减缓或阻止其运动的一种技术。
电磁阻尼器是一种利用电磁原理工作的阻尼器，它能够通过磁场对金属或导电材料的作用力来吸收或转化振动能量，从而达到减振降噪的目的。
电磁驱动具有结构简单、响应速度快、控制精度高等优点，因此在自动化、机器人、精密仪器等领域得到了广泛应用。
电磁驱动的定义
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[可修改版ppt]
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涡流、电磁阻尼和 电磁驱动
工具
第四章 电磁感应
一、涡流
1．概念：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通 有变化的电流时．变化的电流会产生变化的 磁场 ， 变 化
的 磁场 穿过 铁芯 ． 整 个 铁 芯 会 自 成 回 路 ． 产 生
感应电流 ．这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做
涡电流，简称涡流．
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 图乙．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？
乙 为什么用铝 框做线圈骨架？
【点拨】 仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流 方向(从上往下看)沿铝框逆时针方向，铝框左边受向下的安培力， 而右边受向上的安培力，安培力阻碍线圈的转动．使用铝框做 线圈骨架的目的是利用感应电流来起到电磁阻尼作用，使线圈 偏转后尽快停下来．
练习、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
〔况．用导线把微安表的正、负两个接线柱连在一起，再次晃 动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解 释这种差别？
【点拨】 用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，用 手晃动表壳，表针的摆动幅度大大减小，因为用导线把微安表 两接线柱连在一起，就形成了闭合回路，产生感应电流从而阻 碍它们的相对运动．
2．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 ．
工具
第四章 电磁感应
一、涡流
1．概念：用整块金属材料作铁芯绕制的线圈，当线圈中通 有变化的电流时．变化的电流会产生变化的 磁场 ， 变 化
的 磁场 穿过 铁芯 ． 整 个 铁 芯 会 自 成 回 路 ． 产 生
感应电流 ．这种电流看起来像水的旋涡，把这种电流叫做
涡电流，简称涡流．
磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 图乙．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？
乙 为什么用铝 框做线圈骨架？
【点拨】 仪表工作时指针向右转动，铝框中的感应电流 方向(从上往下看)沿铝框逆时针方向，铝框左边受向下的安培力， 而右边受向上的安培力，安培力阻碍线圈的转动．使用铝框做 线圈骨架的目的是利用感应电流来起到电磁阻尼作用，使线圈 偏转后尽快停下来．
练习、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
〔况．用导线把微安表的正、负两个接线柱连在一起，再次晃 动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？怎样解 释这种差别？
【点拨】 用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，用 手晃动表壳，表针的摆动幅度大大减小，因为用导线把微安表 两接线柱连在一起，就形成了闭合回路，产生感应电流从而阻 碍它们的相对运动．
2．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 ．
涡流电磁阻尼驱动PPT课件
【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。
二 对电磁阻尼和电磁驱动的理解
电磁阻尼和电磁驱动的比较：
电磁阻尼
电磁驱动
共同点
两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍 导体与磁场间的相对运动
【思考辨析】 1.判断正误： （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。（ ） （2）涡流有热效应，但没有磁效应。（ ） （3）在硅钢中不能产生涡流。（ ） （4）电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹 饪食物的目的。（ ） （5）电磁驱动和电磁阻尼中，感应电流的结果总是阻碍磁场 跟线框的相对运动。（ ）
【标准解答】选C。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 应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运 动时会受阻碍而做减速运动，有机玻璃为非金属，不产生涡流 现象。故C正确。
【变式训练】如图所示，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.整个过程做匀速运动 B.进入磁场过程中小球做减速运动，穿出过程做加速运动 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
【解析】选D。小球在进入和穿出磁场时，有涡流产生，受阻 力作用，做减速运动；完全处于磁场中时，穿过小球的磁通量 不发生变化，小球中无涡流，做匀速运动。故A、B、C错误， D正确。
【变式备选】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
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件
防止 (1)途径一:增大铁芯材料的⑦ 电阻率 (2)途径二:用相互绝缘的⑧ 硅钢片 叠成的铁芯代替整个硅钢铁
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
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
物理课件《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》ppt高中物理
• 从图2.3-1甲中可以看到，磁场方向由下向上， 如果从上向下看(2.3-1乙)，电子沿逆时针方 向运动。电子带负电，它在电场中受力的方 向与电场方向相反。为使电子加速请思考以 下问题：
感生电场方向是顺时针还是逆时针？
顺时针
磁场应该由强变弱还是由弱变强？ 由弱变强
电磁铁线圈中的电流应该由小变大还是由大变小？ 由小变大
二、涡流 1.定义
2.涡流的应用
1.真空冶炼炉
2.探雷器
3.金属探测仪
金属探测仪
4.安检门
安检门
3.涡流的危害： 在各种电动机、变压器中，涡流是非 常有害的。它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘 材料的寿命，严重时会使材料报废。其次涡流发热要消 耗额外的能量，会使电动机、变压器的效率降低。
如图2.3-7所示，一个单匝线圈落入磁 2．碰撞遵守的规律
[师]在物理学中物体运动的快慢用速度(velocity)表示．同学们刚才求出的就是两名运动员各自的速度．速度等于什么呢? 师：用一个塑料袋装满水，用一个钉子从底部扎一小孔，水就会从底部流出。
场中，分析它在图示位置时感应电流 近视眼的成因和矫正与学生的生活密切相关，同时也是本节课的重难点，应用到的物理知识也比较多，所以采用对比实验探究法、观察法、归纳法，使学生经历、领会近视眼的成
• A．圆盘上没有产生感应电动势 • B．圆盘内的涡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
B
针对训练1.
• 如图所示是用涡流金属探测器探究地下金属物的示意图，当探测 到地下的金属物时，______（选填“金属物”或“探头”）中产 生涡流。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 课件
3．电磁驱动 (1)概念：磁场相对于导体转动时，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 ，这种作用称为电磁驱动。 (2)应用：交流感应电动机。
1．涡流的实质 (1)涡流仍然是由电磁感应而产生的，它仍然遵循感应 电流的产生条件，特殊之处在于涡流产生于块状金属中。 (2)严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流 产生，只是涡流的大小有区别，以致一些微弱的涡流被我 们忽视了。
[解析] 当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线 圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生交流电，故C对， D错；由楞次定律的推广含义可知，线圈将与磁极同向转 动，但转动的角速度一定小于磁铁转动的角速度。如果两 者的角速度相同，磁感线与线圈会处于相对静止，线圈不 切割磁感线，无感应电流产生。
[答案] BC
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
图4－7－4
[思路点拨] 解答本题时应注意以下两点： (1)穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要条件。 (2)涡流是在导体内产生的。
[解析] 通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会 产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变 化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导 体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是 由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会 升温，故C正确。
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
相同点 是安培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的
相对运动
[名师点睛] 电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，在这两种现 象中可以运用楞次定律分析导体的受力情况，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。
课件2：2.3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
从图2.3-1甲中可以看到，磁场方向由下向上，如果从上 向下看(2.3-1乙)，电子沿逆时针方向运动。电子带负电， 它在电场中受力的方向与电场方向相反。为使电子加速 请思考以下问题：
感生电场方向是顺时针还是逆时针？ 顺时针 磁场应该由强变弱还是由弱变强？ 由弱变强 电磁铁线圈中的电流应该由小变大还是由大变小？ 由小变大
例2：(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害( CD ) A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B．探雷器的线圈中要通变化着的电流 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
思考
如图所示，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 和所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？
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
例4：如图所示为演示电磁驱动的装置，图中①是磁铁，②是电极，当电机带动 磁铁旋转时，靠近它的金属圆盘(图中③)也会绕轴转动起来．关于电磁驱动与电 磁阻尼，下列说法正确的是( AD )
第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
情境导入
在电磁的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上放 置铁锅，铁锅就会发热，你知道这是为什么吗？
一、电磁感应现象中的感应电场
1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。 这种电场与静电场不同，它不是电荷产生的，我 们把它叫作感生电场。
2.感生电动势：如果感应电动势是由感生电场产生的， 它也作感生电动势。
械能
两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场 相同点
涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件
二、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，便 于读数．
三、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，_使__导__体__运__动___起来．
探究 2 如何解释电磁驱动的形成原因？
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 4－7－3 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．
思路点拨： 从导体和磁体相对运动的角度来看，感应电流总要阻碍它们 的相对运动，用这种方法来判断产生感应电流的导体的运动方向 比较简单．
解析：本题考查电磁驱动和楞次定律．当磁铁逆时针转动时， 相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生大 小、方向周期性变化的电流，故 C 对，D 错；由楞次定律的推广 含义可知，线圈将与磁极同向转动，但转动的角速度一定小于磁 铁转动的角速度．如两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对 静止，线圈不切割磁感线，无感应电流产生．
解法二，由能量转化与守恒定律可知，线框匀速通过磁场时， 重力做的功全部转化为焦耳热，因线框重心下降的距离是 2h，所 以 Q＝mg·2h.
显然，用能量转化与守恒定律求解比用焦耳热定义求解要简 单，所以两种方法都能用时，可优先用能量守恒求解．
答案：2mgh
图 4－7－6 A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，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 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大
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一样的闭合的曲线，我们把它叫涡电流。简 称涡流
E
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,如果金属的 电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。
3.应用
(1)涡流的热效应
a.真空冶炼炉，高频焊接，电磁灶
线圈导线
表等。
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）交流感应电动机就是利用电磁驱动
的原理工作的。
练习：
1、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（ ）
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
2、如图所示，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 3、在上一题中，铜环最终的运动状态是怎样的？ ）
第七节 涡流、电磁阻尼和电磁振动
B变化导体环中发生的现象? 如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，在磁场周围会产生感生电场，导体中的 自由电子就会在此电场力的作用下定向移动
B
从而产生感应电流，这种感应电流是像旋涡
焊 接 处
电源
待焊接元件
生活中的物理：电磁灶的工作原理
电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈，当通
上交替变化极快的交流电时，在台板与铁锅底之间
产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底
产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出
大量的热量，将饭菜煮熟。
b.涡流的磁效应：探雷器
c.涡流的磁效应：安检门
门框
报警电路
线圈
~ 交流电
(2)减少涡流
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。
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.思考与讨论:
(1为何应该把
两个接线柱连在一起？
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。 应用：感应电动机、电能表、汽车 上用的电磁式速度