資源簡介

(共21張PPT)
梁寧 內蒙古師范大學
第4節：渦流、電磁阻尼和電磁驅動
人教版(2019年)高中物理選擇性必修第二冊
第二章 電磁感應
物理也瘋狂
目錄
感生電場
法拉第電磁感應定律
01.
02.
新課引入
在電磁爐的爐盤下有一個線圈。用電磁爐加熱時，它的盤面并不發熱，上面放置鐵鍋的卻會發熱。這是為什么呢
感生電場
01.
磁場變強
1.磁場變化使閉合電路中的導體產生感應電流，那么，使導體中自由電荷定向移動的作用力是什么力呢？是洛倫茲力還是靜電力？
產生順時針方向的感應電流
2.難道是變化的磁場對電荷產生的作用力？變化的磁場是怎樣產生對電荷的這個作用力的呢？
感生電場
01.
B
B
B’
E
磁場
變化
激發
感生
電場
力
導體中
自由電荷
形成
感應
電流
靜止電荷
激發
靜電場
感生電動勢
（非靜電力）
1、麥克斯韋的解釋
產生
感生電場
01.
感生電場的特點:
(2)感生電場的電場線是閉合的(沒有電勢的概念)
(1)感生電場位于與磁場垂直的平面上
E感
B
E感
i感
B
(3)可根據楞次定律判斷感生電場的方向
B感
增加
感生電場
01.
感生電場(渦旋電場) 感生電動勢
方向:就是感生電流的方向，用楞次定律判斷
電場線:是閉合曲線
感生電動勢所對應的非靜電力是感生電場對自由電荷的作用
感生電場是產生感生電動勢的原因
變化的磁場在周圍空間激發的電場
感生電場
01.
2、感生電場應用實例---電子感應加速器
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。
思考：為使電子逆時針加速，線圈中電流應該如何變化？
感生電場
01.
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。
渦流
02.
1. 定義：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。
若金屬電阻率很小，則渦流往往很強，產生的熱量很多。
2. 特點：
渦流
02.
(一)渦流的熱效應及其應用
1.電磁爐
AC
渦流
02.
2.真空冶煉爐
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。
渦流冶煉的優點：
加熱快、能耗少、易控溫、無雜質
渦流
02.
3.渦流的危害與防止
怎樣減少渦流損耗？
交變電流
交變電流
整塊鐵心
彼此絕緣的薄片
（1）危害：線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產生的渦流:
（2）防止：
①使鐵芯發熱，
②浪費了能量，
③還可能損壞電器。
渦流
02.
②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
①增大鐵芯材料的電阻率，常用的材料是硅鋼。
渦流
02.
1、探雷器
這種探雷器可以用來探測金屬殼的地雷或有較大金屬零件的地雷。
報警器
變化電流
報警器
變化電流
(二)渦流的磁效應
渦流
02.
2、金屬探測器、安檢門等
渦流的磁場反過來影響線圈中的電流，使儀器報警。
渦流
02.
問題1：磁式電流表為什么用鋁框做線圈骨架？
1、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？
2、鋁框由于轉動產生感應電流，鋁框會受安培力，安培力是沿什么方向的？
3、安培力對鋁框的轉動產生什么影響？
4、使用鋁框做線圈骨架有什么好處？
＋
I
F安
F安
F安
I
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，這種現象稱為電磁阻尼。
(三)渦流的機械效應——電磁阻尼
渦流
02.
實驗：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。
渦流
02.
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。
電磁阻尼應用:磁電式儀表、電氣機車的電磁制動、阻尼擺等
（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；
渦流
02.
如果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，這種作用常常稱為電磁驅動。
應用：感應電動機。
(三)渦流的機械效應——電磁驅動
渦流
02.
情景 對導體的作用 表現 原因 能量觀
v
F
v
F
導體在磁場中運動
磁鐵相對導體運動
阻尼
驅動
阻礙相對運動
阻礙磁通量變化
電磁阻尼和電磁驅動
導體的機械能轉化為電能
磁體的機械能轉化為導體的機械能

展開更多......

收起↑