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(共25張PPT)
第二章 電磁感應
2.3 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
目
錄
CONTENTS
1 學習目標
2 新課導入
3 新課講解
4 當堂小練
1.了解感生電場，知道感生電動勢產生的原因.
2.會判斷感生電動勢的方向，并會計算它的大小.
3.了解渦流現象.
4.了解電磁阻尼和電磁驅動.
學習目標
這兩種灶給鍋加熱的原理是什么？
電磁爐的加熱原理是什么？
新課導入
（一）、理論探究感生電動勢的產生
電流是怎樣產生的？
自由電荷為什么會運動？
使電荷運動的力難道是變化的磁場對其施加的力嗎？
猜想：使電荷運動的力可能是
洛倫茲力、靜電力、或者是其它力
磁場變弱
一.電磁感應現象中的感生電場
新課講解
（二）〔英〕麥克斯韋認為：
磁場變化時會在空間激發(fā)一種電場。這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產生的，我們把它叫作感生電場（induced electric field）。如果此刻空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產生感應電流，也就是說導體中產生了感應電動勢。
電子感應加速器是用感生電場來加速電子的一種設備。它的基本原理如圖示，上下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？
應用實例---電子感應加速器
應用實例---電子感應加速器
電子感應加速器是用感生電場來加速電子的一種設備。它的基本原理如圖示，上下為電磁鐵的兩個磁極，磁極之間有一個環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運動。電磁鐵線圈電流的大小、方向可以變化，產生的感生電場使電子加速。上圖為真空室的俯視圖，如果從上向下看，電子沿逆時針方向運動。當電磁鐵線圈電流的方向與圖示方向一致時，電流的大小應該怎樣變化才能使電子加速？
電子帶負電
電場應沿順時針方向
由楞次定律可知：原磁場應該由弱變強
二、渦流
1. 定義
由于電磁感應，在導體中產生的像水中旋渦樣的感應電流。如圖中的虛線所示
2. 特點
若金屬電阻率很小，則渦流往往很強，產生的熱量很多。
3. 應用
（1）渦流熱效應：真空冶煉爐，電磁爐。
（2）真空冶煉爐原理：金屬塊中的渦流會產生熱量。用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐（如圖），爐外有線圈，線圈中通入迅速變化的電流，爐內的金屬中產生渦流。渦流產生的熱量使金屬熔化。利用渦流冶煉金屬的優(yōu)點是，整個過程可以在真空中進行，能防止空氣中的雜質進入金屬，可以冶煉高質量的合金。
真空冶煉爐
原創(chuàng)
（3）渦流的磁效應：渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。
探雷器
金屬探測儀
4、危害：線圈中流過變化的電流,在鐵芯中產生的渦流使鐵芯發(fā)熱,浪費了能量,還可能損壞電器。
5、防止（減少渦流的途徑）：
①增大鐵芯材料的電阻率,常用的材料是硅鋼。
用硅鋼片做變壓器的鐵芯
②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
例. 如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流，一段時間后，一個容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是(　　　)
　　A．恒定直流、小鐵鍋　　　
　　B．恒定直流、玻璃杯
　　C．變化的電流、小鐵鍋
　　D．變化的電流、玻璃杯
解析：通入恒定直流時，所產生的磁場不變，不會產生感應電流，通入變化的電流，所產生的磁場發(fā)生變化，在空間產生感生電場，鐵鍋是導體，感生電場在導體內產生渦流，電能轉化為內能，使水溫升高；渦流是由變化的磁場在導體內產生的，所以玻璃杯中的水不會升溫。
故C正確。
當堂小練
三、電磁阻尼
1.電磁阻尼：當導體在磁場中運動時,感應電流會使導體受到安培力,安培力的方向總是阻礙導體的運動——電磁阻尼。
2.應用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等.
(1)為什么用鋁框做線圈骨架？
新課講解
(2)、微安表的表頭在運輸時為何應該把兩個接線柱連在一起？
構成閉合回路，防止指針擺動。
(3)、金屬管演示渦流的電磁阻尼現象
(4)、彈簧振子演示電磁阻尼現象
例. 如圖所示，使一個銅盤繞其豎直的軸OO' 轉動，且假設摩擦等阻力不計，轉動是勻速的?，F把一個蹄形磁鐵移近銅盤，則(　 )
　A．銅盤轉動將變慢
　B．銅盤轉動將變快
　C．銅盤仍以原來的轉速轉動
　D．銅盤轉動速度是否變化，要根據磁鐵的上、下兩端的極性來決定
當堂小練
四、電磁驅動
1、電磁驅動：當磁場相對于導體轉動時，在導體中會產生感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用而運動起來的現象。線圈轉動與磁鐵同向，但轉速小于磁鐵，即同向異步。
2、應用：感應電動機、電能表、汽車上用的電磁式速度表等。
新課講解
交流感應電動機就是利用電磁驅動的原理工作的。配置的三個線圈連接到三相電源上，就能產生類似上面演示實驗中的旋轉磁場，磁場中的導線框也就隨著轉動（圖2.3-11）。就這樣，電動機（圖2.3-12）把電能轉化成機械能
3、電磁阻尼與電磁驅動的區(qū)別和聯(lián)系
聯(lián)系：安培力的作用都是阻礙它們間的相對運動。
區(qū)別：①電磁阻尼是導體相對于磁場運動;
②電磁驅動是磁場相對于導體運動。
1、下列哪些措施是為了防止渦流的危害（ ）
A、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋
B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上
C、變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成
D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導電的氧化層
當堂小練
CD
2．高頻焊接原理示意圖如圖所示，線圈通以高頻交流電，金屬工件的焊縫中就產生大量焦耳熱，將焊縫融化焊接，要使焊接處產生的熱量較大，下列措施不可采用是（　　）A．減小焊接縫的接觸電阻B．增大焊接縫的接觸電阻C．增大交變電流的電壓D．增大交變電流的頻率
A
3．下列關于教材中四幅插圖的說法正確的是（　　）
A．圖甲中，當手搖動柄使得蹄形磁鐵轉動，則鋁框會反向轉動，且跟磁體轉動的一樣快B．圖乙是真空冶煉爐，當爐外線圈通入高頻交流電時，線圈中產生大量熱量，從而冶煉金屬C．丙是回旋加速器的示意圖，當增大交流電壓時，粒子獲得的最大動能不變，所需時間變短D．圖丁是微安表的表頭，在運輸時要把兩個正、負接線柱用導線連在一起，這是為了保護電表指針，利用了電磁驅動原理
C

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