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(共25張PPT)
第一章 .安培力與洛倫茲力
2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅
新課引入
觀看視頻，你能用所學知識解釋以下視頻中的現象嗎？
一、電磁感應現象中的感生電場
【情境探究】如圖所示,B增強,那么就會在空間激發一個感生電場E。如果E處空間存在閉合導體,導體中的自由電荷就會在電場力的作用下定向移動,而產生感應電流。
(1)感生電場的方向與感應電流的方向有什么關系 如何判斷感生電場的方向
(2)上述情況下,哪種作用力扮演了電源中非靜電力的角色
B
E
要點提示
(1)感應電流的方向與正電荷移動的方向相同,感生電場的方向與正電荷受力的方向相同,因此,感生電場的方向與感應電流的方向相同,感生電場的方向可以用楞次定律判定。
(2)感生電場對自由電荷的作用力。
一、電磁感應現象中的感生電場
如圖所示,當磁場變化時,產生感生電場。感生電場的電場線是與磁場垂直的曲線。
閉合環形回路(可假定存在)的電流方向就表示感生電場的電場方向。依據實際存在的或假定存在的回路結合楞次定律判定感生電場的方向。
1.產生:
2.方向:
一、電磁感應現象中的感生電場
3、感生電場的特點：
真空室
i
i
電子槍
真空室
B
i感
F洛
F洛
F洛
F洛
v
v
v
v
F
F
F
F
E感
E感
E感
E感
v0=0
真空室
B
i感
(2)感生電場的電場線是閉合的
E感
E感
E感
E感
E感
(1)感生電場位于與磁場垂直的平面上
俯視圖
i
i
一、電磁感應現象中的感生電場
3、感生電場的特點
(2)感生電場的電場線是閉合的
(1)感生電場位于與磁場垂直的平面上
E感
B
E感
真空室
i感
B
(3)可根據楞次定律判斷感生電場的方向
B感
增加
i
增大
增大
二、渦流
如圖把絕緣導線纏繞在塊狀的鐵芯上。導線中通有交流電。過一會用手摸一下鐵芯會感到什么？為什么？
參考答案：過一會用手摸一下鐵芯會感到鐵芯明顯發熱。因為當導線中通有交流電時，鐵芯中就會產生一個變化的磁場，由于鐵心可以看作是一個個獨立的方形回路的導體，所以在這些回路中就會產生感應電流，放出熱量。
問題
二、渦流
1.渦流形成的原因
線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應，靠近它的導體內會產生漩渦狀電流，叫做渦電流，簡稱渦流。
B
i
i
AC
二、渦流
2.渦流的應用
（1）渦流的熱效應
真空冶煉爐，高頻焊接
冶煉金屬的高頻感應電爐就是利用高頻交流電，通過線圈使裝入冶煉爐內的金屬中產生很強的渦流，從而產生大量的熱使金屬熔化。
抽真空
新型爐灶——電磁爐也是利用了渦流的熱效應
二、渦流
2.渦流的應用
（2）渦流的磁效應
探雷器
探雷器的長柄線圈中，通有變化的電流，在其周圍就產生變化的磁場埋在地下的金屬物品，由于電磁感應而形成渦流，渦流的磁場反過來又作用于線圈，使儀器報警。
安檢儀、安檢門可以探測人身攜帶的金屬物品，道理和探雷器是一樣的。
二、渦流
4.渦流的危害與防止
（1）危害：線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產生的渦流:
①使鐵芯發熱，
②浪費了能量，
③還可能損壞電器。
怎樣減少渦流損耗？
（2）防止：
增大鐵芯的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼。用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
三、電磁阻尼
如圖所示，一個單匝線圈落入磁場中，分析它在圖示位置時感應電流的方向和所受安培力的方向，安培力對線圈的運動有什么影響？
問題
當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力總是阻礙導體的運動。
問題
磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上假定儀表工作時指針向右轉動，鋁框中感應電流沿什么方向？由于鋁框轉動時其中有感應電流，鋁框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？安培力對鋁框的轉動產生什么影響？使用鋁框做線圈骨架有什么好處？
三、電磁阻尼
提示：鋁框中的渦流產生磁場，根據楞次定律，該磁場將阻礙引起渦流的磁場的變化。從力的角度分析，鋁框中的安培力將阻礙鋁框的轉動，即產生電磁阻尼。
選用鋁框做線圈骨架的原因：①鋁框是導體，可產生電磁阻尼，使指針轉動更趨平穩；②鋁材質輕且結實。
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。
四、電磁驅動
如圖所示,蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸轉動。
(1)如果將磁鐵拿走,輕轉線圈,觀察線圈的轉動,若安裝上磁鐵,用同樣的力轉動線圈,你會觀察到兩次現象有什么不同,為什么
(2)先讓線圈靜止,轉動磁鐵,觀察線圈有什么現象發生,為什么
問題
【要點提示】
(1)觀察到沒有磁鐵時線圈轉動的時間比有磁鐵時轉動的時間長很多。有磁鐵時,線圈轉動會產生感應電流,感應電流的安培力阻礙線圈的轉動。
(2)觀察到線圈隨著磁鐵的轉動會慢慢轉動起來。線圈中產生感應電流,感應電流的安培力阻礙線圈相對磁鐵的運動,即使線圈慢慢隨磁鐵轉動起來。
四、電磁驅動
如磁場相對于導體轉動，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，安培力使導體運動起來——電磁驅動。
1. 定義
B
N
S
N
S
B
I
F
F
四、電磁驅動
2. 電磁驅動應用
磁懸浮的基本原理很簡單，就是利用“同性相斥、異性相吸”的電磁原理，讓磁鐵對抗地心引力，讓車輛懸浮起來（一般情況下不超過1厘米），然后利用電磁驅動力引導，推動列車前行。
（1）磁懸浮列車也是利用電磁驅動的原理工作的。
四、電磁驅動
（2）交流感應電動機就是利用電磁驅動的原理工作的。
連接到三相電源時能產生旋轉的磁場
一種交流感應電動機的結構
2. 電磁驅動應用
課堂小結
電磁感應現象中的感生電場
渦流
電磁阻尼和電磁驅動
產生
應用和防止
電磁阻尼
電磁驅動
典例探究
【例1】物理學的基本原理在生產生活中有著廣泛應用．下面列舉的四種器件中，在工作時利用了電磁感應現象的是(　　)
【解析】電磁爐利用電磁感應現象產生感應電流，從而產生焦耳熱，D正確；A是利用帶電粒子在磁場中的偏轉，B、C是利用電流的熱效應，A、B、C錯誤．
D
典例探究
【例2】現代科學研究中常用到高速電子,電子感應加速器就是利用感生電場加速電子的設備,如圖甲。電子感應加速器主要有上、下電磁鐵磁極和環形真空盒組成。當電磁鐵繞組通以變化的電流時,產生變化的磁場,穿過真空盒所包圍的區域內的磁通量也隨時間變化,這時真空盒空間內就產生感應渦旋電場,電子將在渦旋電場作用下加速。如圖乙所示(上圖為側視圖、下圖為真空盒的俯視圖),若電子被“約束”在半徑為R的圓周上運動,當電磁鐵繞組通有圖中所示的電流時(　　)
A.若電子沿逆時針運動,保持電流的方向不變,當電流增大時,電子將加速
B.若電子沿順時針運動,保持電流的方向不變,當電流增大時,電子將加速
C.若電子沿逆時針運動,保持電流的方向不變,當電流減小時,電子將加速
D.被加速時電子做圓周運動的周期不變
典例探究
【解析 】當電磁鐵繞組通有題圖中所示的電流時,由安培定則可知將產生向上的磁場,當電磁鐵繞組中電流增大時,根據楞次定律和安培定則可知,這時真空盒空間內產生順時針方向的感生電場,電子沿逆時針運動,電子將加速,選項A正確,選項B、C錯誤;由于電子被“約束”在半徑為R的圓周上運動,被加速時電子做圓周運動的周期減小,選項D錯誤。
典例探究
【例3】 掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌。為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖4所示。無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現擾動后，對于紫銅薄板上下及其左右振動的衰減最有效的方案是(　　)
A
典例探究
【例4】 (多選)如圖3所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉動。從上向下看，當磁鐵逆時針轉動時，則(　　)
A.線圈將逆時針轉動，轉速與磁鐵相同
B.線圈將逆時針轉動，轉速比磁鐵小
C.線圈轉動時將產生大小、方向周期性變化的電流
D.線圈轉動時感應電流的方向始終是abcda
BC
共筑孩子成才路主題家長會
謝謝聆聽
演示完畢感謝您的觀看

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