2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动2020-2021学年高二物理(新教材人教版选择性必修第二册)

2.(多选)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( BC )
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，转速比磁铁小 C．线圈转动时将产生交流电
D．线圈转动时感应电流的方向始终是abcda
3.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
2.应用：交流感应电动机
电磁阻尼与电磁驱动的比较
1.2015·临沂高二检测]如图所示，在光滑水平桌面上放一条 形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一 端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情
况( C )
A．都做匀速运动 B．铁球、铝球都做减速运动 C．铁球做加速运动，铝球做减速运动 D．铝球、木球做匀速运动
● 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
C
四 电磁驱动
1.定义： 当磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流， 感应电流会使导体受到安培力，安培力使导体运动起 来，这种作用称为电磁驱动。
人教物理选择性必修2
第
二
章
电 磁 感 应
第三节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
学习目标
思维导图
1.了解感生电场,知道感生电动势
的产生原因,会判断感生电场的方
向。
2.了解涡流现象及其在生产生活
中的应用。
3.了解电磁阻尼和电磁驱动。
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？
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vA、vB。
(1)螺线管A将向哪个方向运动？
解析： 磁铁进入螺线管发生电磁感应现 象，为了阻碍磁通量变大，A向 右运动。
(2)全过程中整个电路所消耗的电能。
3.涡流的危害 1）原因： 电动机、变压器的线圈都缠绕在铁芯上。 线圈中通过变化的电流，铁芯中会产生涡 流，使铁芯发热，浪费了能量，还可能损 害电器。 2）减小涡流的途径：
增大铁芯电阻率：硅钢
相互绝缘的硅钢片叠成铁芯代替整块硅钢
思考与讨论
1.单匝线圈落入磁场，安培力对线圈的运动有什么影响？
感应电流方向： 逆时针
解析：全程能量守恒，重力势能转化为动能和电能，所以有
Mgh
一 电磁感应现象中的感生电场
1.感生电场： 由于磁场变化而产生的电场叫感生电场.由感生 电场产生的感应电动势叫作感生电动势.
2.感生电场特点：
磁场变强
1） 变化的磁场周围产生电场，与闭合电 路是否存在无关。
2） 感生电场是电场的一种形式，是客观存
在的一种物质。
谁扮演感了生非电静电场力力的角色？
3）感生电场是涡旋场，电场线闭合，静电场电场线不闭合。
××××× ××××× ××××× ×××××
× ×B ×× ×× ××
2.应用： 磁电式仪表中利用电磁阻尼使 指针很快停下来，便于读数.
例题2
● 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（ ）
A．电磁炉通电线圈加恒定电流，电流越大，电磁炉加热效果 越好B．电磁炉原理是通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流， 进而发热工作C．电磁炉通电线圈通入大小和方向变化电流， 电流变化越快，电磁炉加热效果越好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
BC
三 电磁阻尼
1.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。
4）感生电场可以对带电粒子做功，使其加速或偏转。 3.感生电场方向判断：楞次定律和右手定则
假设有导体存在，推出感应电流的方向，就是 感应电场的方向。
例：电子感应加速器
当电磁铁线圈中电流方向与图示一致 时，电流大小怎么变化才能使电子加速？ 解析： 电子加速
电子受力与电场方向相反
S
真空室
N
电场顺时针 感应电流顺时针
框受到安培力，且力的方向与运动方向相反，阻碍框的运动， 就是电磁阻尼现象。
铝框做线圈骨架的好处：
1、铝质量轻，抗氧化性好； 2、铝的价格便宜，大量使用节约成本； 3、对电阻的要求比较低
例题1（多选）
● 电磁炉又名电磁灶，是现代厨房革命的产物，它无需明火或传导式加热而让热直接在锅 底产生，因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具，完全区别于传统所有的 有火或无火传导加热厨具。如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的 是（ ）
优点：真空冶炼，防止空气中杂质进入，可以冶炼 高质量的合金。
2）金属探测器
探雷器原理：长柄线圈在地面扫过，线圈中通入反复变 化的电流，如果地下埋有金属物品，金属中就会感应出 涡流，涡流的磁场反过来会影响线圈中的电流，使仪器 报警。
机场、车站、和重要活动场所的安检门可以探测 人身携带的金属物品，道理是一样的。
电子 轨道
感应电流的磁场向下 原磁wk.baidu.com向上
靶
电子枪
穿过真空室磁通量变大
电磁铁中电流变大
磁场变强
I
感生电场
涡流
二 涡流
1.概念: 在变化磁场中的导体内产生的感应电流，就 像水中的涡流，所以把它叫做涡电流，简称
涡流。
2.涡流的应用 1）冶炼合金钢
原理：线圈中通入反复变化的电 流，炉内的金属产生涡流，涡流 产生热量使金属融化。
× × × × ×B
安培力方向： 向上，阻碍线圈下落 × × × × ×
2.磁电式电流表线圈骨架的作用 线圈中电流方向：顺时针
×××××
Fv
线圈中安培力方向：如图所示
铝框中感应电流方向：逆时针
F
铝框中安培力方向：与线圈中安培力相反
安培力对铝框的转动产生的影响： 当框在磁场中运动做切割磁感线运动时产生感应电流，