資源簡介

(共35張PPT)
問題：在電磁爐的爐盤下有一個線圈。電磁爐工作時，它的盤面并不發熱，在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會發熱。你知道這是為什么嗎
新課導入
第3節 渦流、電磁阻尼和電磁驅動
(1)定義:變化的磁場在周圍空間激發的電場叫感生電場(渦旋電場)。
(3) 電場線:是閉合的曲線。
1.感生電場
(2)方向:就是感生電流的方向，用楞次定律判斷。
2.感生電動勢：
（1）定義：由感生電場產生的感應電動勢。
（2）感生電動勢大小：
感生電場對自由電荷的作用 非靜電力
一.電磁感應現象中的感生磁場
學習任務一　電磁感應中的感生電場
學習任務一
感生電場：變化的磁場在周圍空間激發的電場叫感生電場(渦旋電場)
感生電場
感生電場力
感生電動勢
（非靜電力）
感生電場應用實例---電子感應加速器
電子感應加速器:應用感生電場來加速電子的一種設備。
柱形電磁鐵：產生變化的磁場；
環形真空管道：是電子運行的軌道；
工作過程：
磁場發生變化時，就會沿管道方向產生感生電場。射入其中的電子就受到感生電場的持續作用而不斷加速。
穿過真空室內磁場的方向？
由圖知電子沿什么方向運動？
要使電子沿此方向加速，感生電場的方向如何？
由感生電場引起的磁場方向如何？
豎直向上
逆時針
順時針
向下
原磁場在增強，即電流在增大。
電子感應加速器
思考：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沿圖示方向加速運動？（俯視圖）
它的柱形電磁鐵在兩極間產生磁場。在磁場中安置一個環形真空管道作為電子運行的軌道。當磁場發生變化時，就會沿管道方向產生感生電場。射入其中的電子就受到感生電場的持續作用而不斷加速。
例1 (多選)[2023·蒼南中學月考] 如圖所示,在圓柱形區域內存在方向豎直向上的勻強磁場,磁感應強度的大小B隨時間t的變化關系為B=B0+kt,其中B0、k為正的常數.在此區域的水平面內固定一個半徑為r且內壁光滑的圓環形細玻璃管,將一電荷量為q的帶正電小球在管內由靜止釋放,不考慮帶電小球在運動過程中產生的磁場,則下列說法正確的是(　 )
A.從上往下看,小球將在管內沿順時針方向運動
B.從上往下看,小球將在管內沿逆時針方向運動
C.轉動一周的過程中,動能增量為qkπr2
D.轉動一周的過程中,動能增量為2qkπr2
學習任務一
AC
[解析] 磁感應強度B=B0+kt,可知磁場均勻增強,從上往下看,產生順時針方向的感應電場,正電荷受力方向與電場方向相同,所以小球沿順時針方向運動,選項A正確,B錯誤.
根據法拉第電磁感應定律可知,產生的感應電動勢E==S=πkr2,小球轉動一周的過程中,靜電力做的功等于動能增量,即ΔEk=qE=qkπr2,選項C正確,D錯誤.
學習任務一
學習任務一
靜電場 感生電場
相同點 對放入其中的電荷有力的作用,F=Eq,并能對電荷做功 不同點 產生 由靜止的電荷激發 由變化的磁場激發
電場線 特點 電場線不閉合,起于正電荷,止于負電荷 電場線是閉合曲線
電場力做 功特點 靜電力做功與路徑無關,能建立電勢能、電勢的概念 電場力做功與路徑有關,不能建立電勢能、電勢的概念
方向判斷 靜電場的方向與正電荷受力的方向一致 根據磁場的變化情況,楞次定律和右手螺旋定則結合判斷
[科學探究]在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上面放一口小鐵鍋(如圖所示),小鐵鍋內放少許水,給線圈通入一隨時間變化的電流.再用玻璃杯代替小鐵鍋,通電時間相同.
(1)小鐵鍋和玻璃杯中的水溫有什么不同(忽略熱傳導)
(2)你認為產生這種現象的原因是什么
學習任務二　渦流
學習任務二
[答案] 通電后鐵鍋中的水逐漸變熱,玻璃杯中的水溫不變化.
[答案] 線圈中通入變化的電流時,會產生變化的磁場,該變化的磁場在空間激發感生電場,鐵鍋是導體,感生電場驅動導體內的自由電荷定向移動,產生感應電流,電能轉化為內能,水溫升高,玻璃是絕緣體,不會產生電磁感應現象,所以玻璃杯中的水不會升溫.
渦流熱效應的應用
學習任務二　渦流
學習任務二
[物理觀念]
渦流磁效應的應用
學習任務二　渦流
學習任務二
[物理觀念]
（1）危害：在鐵芯中產生的渦流使鐵芯發熱，浪費了能量，還可能損壞電器。
（2）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。
②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
渦流的危害與防止
學習任務二　渦流
學習任務二
[物理觀念]
例2 高頻感應爐是用來熔化金屬并對其進行冶煉的.圖為冶煉金屬的高頻感應爐的示意圖,爐內放入被冶煉的金屬,線圈通入高頻變化的電流,這時被冶煉的金屬就能被熔化,這種冶煉方法速度快、溫度易控制,并能避免有害雜質混入被冶煉的金屬中,因此適于冶煉特種金屬.該爐的加熱原理是(　)
A.利用線圈中電流產生的焦耳熱
B.利用線圈中電流產生的磁場
C.利用變化的電流的磁場在爐內金屬中產生的渦流
D.給線圈通電的同時,給爐內金屬也通了電
[解析]高頻感應爐的原理是給線圈通以高頻變化的電流后,線圈產生高頻變化的磁場,磁感線穿過金屬,在金屬內產生強渦流,渦流的熱效應使金屬熔化,選項C正確.
學習任務二
C
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，這種現象叫作電磁阻尼。
2、應用: 磁電式儀表鋁框、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等。
想一想：三個鋁片有什么區別？為什么電磁阻尼效果不一樣呢？
學習任務三　電磁阻尼和電磁驅動
學習任務三
[科學探究]
電磁阻尼
[科學探究]磁電式儀表的線圈常常用鋁框做骨架,把線圈繞在鋁框上,如圖所示.回答下列問題:
(1)假定儀表工作時指針向右轉動,鋁框中的感應電流沿什么方向
學習任務三　電磁阻尼和電磁驅動
學習任務三
[答案] 儀表工作時指針向右轉動,由楞次定律判斷出鋁框中的感應電流方向(從上往下看)沿逆時針方向.
(2)在(1)的情況下,由于鋁框轉動時其中產生感應電流,鋁框要受到安培力,該安培力是沿什么方向的
學習任務三
[答案] 鋁框中由于有感應電流,所以受到安培力作用,由左手定則判斷,鋁框左邊受向下的安培力,而右邊受向上的安培力.
(3)因產生感應電流而受到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
學習任務三
[答案] 因產生感應電流而受到的安培力阻礙鋁框的轉動;鋁框的電阻較小,產生的感應電流較大,則受到的安培力較大,鋁框又輕,這樣可以使指針盡快停止擺動.
做一做：取一只微安表，用手晃動表殼，觀察表針相對表盤擺動的情況。用導線把微安表的兩個接線柱連在一起，再次晃動表殼，表針相對表盤的擺動情況與剛才有什么不同 怎樣解釋這種差別 為什么靈敏電流表在運輸時總要用導體把兩個接線柱連在一起
用導線把正負兩個接線柱連在一起，構成一個閉合回路。這樣如果它的指針擺動，就會在線圈中產生感應電流，接著出現電磁阻尼的現象，使指針很快的停止運動就不容易折斷。
問題２：微安表的表頭在運輸時為何把兩個接線柱連在一起？
③使指針迅速停止擺動，保護游絲，指針。
（1）內部有磁體，有線圈。
（2）
①把接線柱連在一起，線圈在擺動的時候就產生感應電流，
②這個感應電流可以阻礙線圈的擺動，
電磁阻尼
鋁框
磁電式儀表為什么用鋁框做線圈骨架
靈敏電流表的表頭在運輸時，
為何應該把兩個接線柱連在一起？
電磁阻尼
指針很快指到示數位置
電磁阻尼
降低晃動對表頭的影響
電磁阻尼應用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等.
當線圈在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總阻礙導體的運動，會產生電磁阻尼現象。
一個鋁框放在蹄形磁鐵的兩個磁極間，可以繞支點自由轉動。如果轉動線圈周圍的蹄形磁體，線圈是否會運動起來？為什么？
思考討論
線圈轉動與磁鐵同向，但轉速小于磁鐵，即同向異步。
學習任務三　電磁阻尼和電磁驅動
學習任務三
[科學探究]
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。
連接到三相電源時能產生旋轉的磁場
2、交流感應電動機利用電磁驅動的原理工作。
學習任務三　電磁阻尼和電磁驅動
學習任務三
[科學探究]
電磁驅動
電磁阻尼與電磁驅動的區別和聯系
聯系：安培力的作用都是阻礙它們間的相對運動。
區別：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。
學習任務三　電磁阻尼和電磁驅動
學習任務三
[物理觀念]
電磁阻尼與電磁驅動的區別與聯系
電磁阻尼 電磁驅動
區 別
安培力方向
本質聯系 由于導體相對磁場運動
安培力方向與導體運動方向相反，阻礙導體運動
由于磁場相對于導體運動
導體受安培力方向與導體運動方向相同，推動導體運動
都屬于電磁感應現象，
安培力的作用效果是阻礙導體與磁場間發生相對運動
產生電流的原因
v
F
v
F
例3 [2023·春暉中學月考] 零刻度在表盤正中間的電流計,非常靈敏,通入電流后,線圈所受的安培力和螺旋彈簧的彈力達到平衡時,指針在示數附近擺動,很難停下,使讀數變得困難.在指針轉軸上裝上扇形鋁框或扇形鋁板,在合適區域加上磁場,可以解決此困難.圖中合理的是(　)
學習任務三
D
[解析] 如A、C選項所示,當指針向左偏轉時,鋁框或鋁板可能會離開磁場,產生不了渦流,起不到電磁阻尼的作用,指針不能很快停下,A、C不合理;
B選項中是鋁框,磁場在鋁框中間,當指針偏轉角度較小時,鋁框不能切割磁感線,不能產生感應電流,起不到電磁阻尼的作用,指針不能很快停下,B不合理;
D選項中是鋁板,磁場在鋁板中間,無論指針偏轉角度大或小,都會在鋁板上產生渦流,起到電磁阻尼的作用,指針會很快地停下,便于讀數,D合理.
學習任務三
課 堂 小 結
渦流、電磁阻尼和電磁驅動
渦流
產生
應用和防止
電磁感應現象中的感生電場
電磁阻尼和電磁驅動
課后習題
1.有一個銅盤，輕輕撥動它，能長時間地繞軸自由轉動。如果在轉動時把蹄形磁鐵的兩極放在銅盤的邊緣，但并不與銅盤接觸（圖2.3-13），銅盤就能在較短的時間內停止。分析這個現象產生的原因。
2.如圖2.3-14所示，彈簧上端固定，下端懸掛一個磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來。如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁極上下振動時穿過它，磁鐵就會很快地停下來。分析這個現象的產生原因，并說明此現象中能量轉化的情況。
課后習題
課后習題
3.在科技館中常看到這樣的表演：一根長1m左右的空心鋁管豎直放置（圖2.3-15甲），把一枚磁性比較強的小圓柱形永磁體從鋁管上端放入管口，圓柱直徑略小于鋁管的內徑。根據一般經驗，小圓柱自由下落1m左右的時間不會超過0.5s，但把小圓柱從上端放入管中后，過了許久它才從鋁管下端落出。小圓柱在管內運動時，沒有感覺到它跟鋁管內壁發生摩擦，把小圓柱靠著鋁管，也不見它們相互吸引。是什么原因使小圓柱在鋁管中緩慢下落呢？如果換用一條有裂縫的鋁管（圖2.3-15乙），圓柱在鋁管中的下落就變快了。這又是為什么？
課后習題
4.人造衛星繞地球運行時，軌道各處的地磁場的強弱并不相同，因此，金屬外殼的人造地球衛星運行時，外殼中總有感應電流。分析這一現象中的能量轉化情形。它對衛星的運動可能產生怎樣的影響？
課后習題
5.如圖2.3-16所示，水平放置的絕緣桌面上有一個金屬圓環，圓心的正上方有一個豎直的條形磁鐵。請通過分析形成以下結論：把條形磁鐵向水平方向移動時，金屬圓環將受到水平方向運動的驅動力，驅動力的方向跟條形磁鐵運動的方向相同。

展開更多......

收起↑