电磁阻尼和电磁驱动 PPT

的匀强磁场中，甲环的转轴
与磁场方向平行，乙环的转
轴与磁场方向垂直，如图4
图4－7－3
－7－3所示，当甲、乙两环同时以相同的角速度
开始转动后，则下列判断正确的是( )
A．甲环先停 B．乙环先停 C．两环同时停下 D．无法判断两环停止的先后顺序 解析：选B.甲图中没有感应电流，乙图中产生感应 电流，由电磁阻尼原理可知，乙环先停下来，B对.
二、电磁阻尼 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__. 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，这种作用就是_电__磁__驱__动__.
大家有疑问的，可以询问和交流
可以互相讨论下，但要小声点
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从动力学的观点来看，线圈中产生的感应电流受到 的安培力是使线圈转动起来的动力，对线圈而言是 电磁驱动；而线圈对磁铁的作用力对磁铁的转动起 阻碍作用，对磁铁而言是电磁阻尼，因此电磁驱动 和电磁阻尼是矛盾的两个方面，不可分割． 电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为 电能最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应， 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．
课标定位 学习目标：1.知道涡流是如何产生的． 2．知道涡流存在对我们的利与弊，以及如何利用 和防止． 3．知道电磁阻尼、电磁驱动的工作原理，以及在 生产实际和技术中的应用． 重点难点：1.对涡流概念的理解及解释有关现象. 2．对涡流产生机理的理解．
课前自主学案
一、涡流 用整块金属材料做铁芯绕制的线圈，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中的旋涡，我们 就把这种电流叫做_涡__电__流__，简称_涡__流__．
(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 3．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． 特别提醒：涡流的本质是电磁感应现象，与一般导 体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路， 它同样遵守电磁感应定律．
(即时突破，小试牛刀) 2．磁电式仪表的线圈通常用铝框当骨架，把线圈 绕在铝框上，而不是绕在塑料框上，这样做( ) A．防止涡流而设计的 B．利用涡流而设计的 C．起电磁阻尼的作用 D．起电磁驱动的作用
解析：选BC.线圈通电后，在安培力作用下发生转 动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流， 就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较 快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电 磁阻尼的作用．
轨道右侧的P点无初速度滑下，则下列判断正确的
是( )
A．圆环中将பைடு நூலகம்感应电流产生
B．圆环能滑到轨道左侧与P点
等高处 C．圆环最终停到轨道最低点
图4－7－7
D．圆环将会在轨道上永远滑动下去
解析：选AC.直流电流产生的磁场不均匀，圆环 沿轨道运动时穿过圆环的磁通量有时减小，有时 增大，始终变化，因而产生感应电流；感应电流 受到的安培力总是阻碍圆环的运动，使机械能不 断地转化为电能，到达的最高点不断降低，最终 停在最低点．故A、C选项正确，B、D选项错误.
A．mgb
图4－7－6 B.12mv2
C．mg(b－a)
D．mg(b－a)＋12mv2
【自主解答】 金属块进出磁场时，会产生焦耳热， 损失机械能从而使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
类型三 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( )
核心要点突破
一、涡流的产生及能量转化 1．涡流产生的条件：涡流的本质是电磁感应现象, 涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化．并 且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个 导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就 像水中的旋涡． 2．产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中．
课堂互动讲练
类型一 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.
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．
变式训练2 如图4－7－5所示，把一个闭合线框放
Q＝|ΔEp|＋|ΔEk|＝mg(b－a)＋12mv2.
【答案】 D 【规律总结】 小金属块在进出磁场的过程中， 磁通量发生变化，会产生涡流，机械能转化为内 能．但在匀强磁场中运动时，磁通量不变，不产 生涡流，机械能守恒．
变式训练3 如图4－7－7所示，在水平通电导线的
正下方，有一半圆形光滑弧形轨道，一导体圆环自
类型二 电磁驱动的分析和应用
例2 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4－7－4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
图4－7－4
【思路点拨】 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． 【精讲精析】 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， 选项B是正确的．
【答案】 B 【规律总结】 涡流、电磁阻尼、电磁驱动其实都 是电磁感应现象，产生的电流都是感应电流，根据 楞次定律可知，阻碍的过程就是能量转化的过程．
变式训练1 甲、乙两个完全相同的铜环可绕固定
轴OO′旋转，当给以相同的初始角速度开始转动
后，由于阻力，经相同的时间后便停止；若将环
置于磁感应强度B大小相同
(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
解析：选A.涡流本质上是感应电流，是自身构成回 路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A对 B错．涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁 效应，C错，硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但 仍能产生涡流，D错．
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．
在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体可以绕竖直轴
转动，闭合线框也可以绕竖直轴转动，当蹄形磁体
逆时针(从上往下看)转动时，有关线圈的运动下列
说法正确的是( )
A．线圈将顺时针方向转动
B．线圈仍保持静止
C．线圈将逆时针方向转动，转速 与磁铁相同
图4－7－5
D．线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小
解析：选D.根据电磁驱动，磁铁转动，线圈会产生 感应电流和受到安培力作用，这个安培力驱动线圈 运动，其转动的效果是阻碍它们的相对运动，因此 线圈转动方向与磁铁相同，但转速比磁铁小．