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1、2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动人教版 选择性必修第二册第二章电磁感应Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把它叫作感生电场。感生电场是一种闭合的涡旋电场。如果此刻空间存在闭合导体，就会产生感应电流。磁场变强磁场变强IE知识回顾感生电场的方向可由楞次定律判断电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器电子感应加速器:应用感生电场应用感生电场来来加速加速电子的电子的一种设备一种设备。柱柱形形电磁铁：电磁铁：产生变化的磁场；产生变化的磁场；环形真空管道：环形真空管道：是电子运行是电子运行的的轨道轨道工作过程
2、：工作过程：线圈中的电流变化时线圈中的电流变化时，磁场就，磁场就发生变化发生变化，就，就会沿管道方向会沿管道方向产生感生电场产生感生电场。射入其中的电。射入其中的电子就子就受到感生电场的持续作用受到感生电场的持续作用而不断加速而不断加速。思考：如图为使电子逆时针加速，线圈中的思考：如图为使电子逆时针加速，线圈中的电流应该怎么变化？电流应该怎么变化？变大变大Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析1、定义：当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，导体内会产生感应电流，感应电流看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。一、涡流一、涡流思考：
3、导线缠在金属块上，思考：导线缠在金属块上，通入变化的电流时，在金属通入变化的电流时，在金属块中产生的感应电流大概是块中产生的感应电流大概是怎样的形状？怎样的形状？Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析二、涡流的应用二、涡流的应用-热效应热效应1 1、真空冶炼炉、真空冶炼炉真空冶炼炉涡流产生的热量使金属熔化。利用涡流冶炼金属的优点是，整个过程可以在真空中进行，能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析电磁炉内迅速变化的电流产生迅速变化的磁场，变化的磁场使面板上
4、方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加 热食物的目的。电磁炉2、电磁炉思考：用电磁炉烧水能思考：用电磁炉烧水能选择塑料盆吗？选择塑料盆吗？二、涡流的应用二、涡流的应用-热效应热效应Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析一种探测地雷的探雷器是利用涡流工作的。士兵手持 一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。机场、车站和重要活动场所的安检门可以探测人身携 带的金属物品，道理是一样的。3 3、探雷器、安检门、探雷器、安检门二、涡流的应用二、涡流的应用-磁
5、效应磁效应思考：是否在所有情况下，涡流都是越大思考：是否在所有情况下，涡流都是越大越好呢？越好呢？Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析 电动机、变压器的铁芯中产生的涡流使铁芯发热，会浪费电能、烧坏仪器，我们要想办法减小涡流。途径之 一是增大铁芯材料的电阻率，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大。另一个途径就是用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。三、涡流的危害和防止三、涡流的危害和防止Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位置时感应电流的方向和 所受安培
6、力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？四、涡流的机械效应四、涡流的机械效应木块和磁铁分别穿过金属管下落的时间一样吗？F F安安I ITeaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析一、电磁阻尼：一、电磁阻尼：当导体在磁场中运动时当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到感应电流会使导体受到安培安培力力,安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。铝框铝框应用应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等四、涡流的机械效应四、涡流的机械效应Teaching
7、 AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析 磁磁电电式式仪仪表表的的线线圈圈常常常常用用铝铝框框骨骨架架、把把线线圈圈绕绕在在铝铝框框上上，指指针针也也固固定定在在铝铝框框上上。假假定定仪仪表表工工作作时时指指针针向向右右转转动动，铝铝框框中中的的感感应应电电流流沿沿什什么么方方向向?由由于于铝铝框框转转动动时时其其中中有有感感应应电电流流，铝铝框框要要受受到到安安培培。安安培培力力是是沿沿什什么么方方向向的的?安培力对铝框的转动产生什么影响安培力对铝框的转动产生什么影响?铝框铝框I IF F安安F F安安（阻碍铝框的转动）（阻碍铝框的转动）四、涡流的机械效应四、涡流
8、的机械效应 取取一一只只微微安安表表，用用手手晃晃动动表表壳壳，观观察察表表针针相相对对表表盘盘摆摆动动的的情情况况。用用导导线线把把微微安安表表的的两两个个接接线线柱柱连连在在一一起起，再再次次晃晃动动表表壳壳，表表针针相相对对表表盘盘的的摆摆动动情情况况与与刚刚才才有有什什么么不不同同?怎怎样样解解释释这这种种差差别别?为为什什么么灵灵敏敏电电流流表表在在运运输输时总要用导体把两个接线柱连在一起时总要用导体把两个接线柱连在一起?用用导线把正负两个导线把正负两个接线柱连在一起，接线柱连在一起，构成构成一个闭合回路一个闭合回路。这样如。这样如果它的指针摆动，就会果它的指针摆动，就会在在线圈中产
9、生感应电流线圈中产生感应电流，接着接着出现电磁阻尼的现出现电磁阻尼的现象，使指针很快的停止象，使指针很快的停止运动运动就不容易折断。就不容易折断。Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析四、涡流的机械效应四、涡流的机械效应Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析 如如图图所所示示，一一个个铝铝框框放放在在蹄蹄形形磁磁体体的的两两个个磁磁极极间间，可可以以绕绕支支点点自自由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动由转动。转动磁体，观察铝框的运动。怎样解释铝框的运动?BNSNSBIFF 旋转旋转U U
10、型磁铁时穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，型磁铁时穿过铝框的磁通量发生变化，铝框中产生感应电流，使铝框受到安培力的作用，最终驱动铝框随磁场一起运动使铝框受到安培力的作用，最终驱动铝框随磁场一起运动。转动特点：线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。转动特点：线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。四、涡流的机械效应四、涡流的机械效应Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析二、电磁驱动：二、电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流如果磁场相对于导体转动，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，
11、安培力使导体运动起来，这种，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，这种作用常常称为电磁驱动。作用常常称为电磁驱动。应用：应用：感应电动机。感应电动机。四、涡流的机械效应四、涡流的机械效应Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析1、(多选)某空间出现了如图所示的一组闭合的电场线，这可能是()A沿AB方向的磁场在迅速减弱B沿AB方向的磁场在迅速增强C沿BA方向的磁场在迅速增强D沿BA方向的磁场在迅速减弱AC课堂练习Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析2、(多选)如图所示，一个半径为r、电阻恒
12、定的金属圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，已知磁感应强度大小B随时间均匀增大，其变化率为k，元电荷为e，由此可知()A环所在处的感生电场的方向为顺时针(俯视)B环所在处的感生电场的电场强度的大小为kr/2C电子在环中定向移动的速率(宏观)越来越大D若一个电子在环上运动一周，则感生电场对电子的作用力所做的功大小是r2ekABD课堂练习Teaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析课堂练习3、(多选)磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，比靠摩擦力刹车更稳定。如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)，过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁体，当过山车进入停车区时，铜片与磁体的相互作用能使过山车很快停下来。下列说法正确的是()A磁力刹车的过程中动能转化为电能，最终转化成内能B将磁极反向，磁体会使过山车加速C将铜片换成尺寸相同的铝片，刹车效果会增强D过山车的速度越大，进入停车区时由电磁作用引起的刹车阻力越大ADTeaching AnalysisTeaching Analysis教学分析教学分析谢谢收看！