【讲与练】高中物理人教版(2019)选择性必修2：2.3 涡流电磁阻尼和电磁驱动学案.doc

3．涡流、电磁阻尼和电磁驱动

课程标准

1．了解感生电场及其作用，知道感生电动势产生的原因。

2．了解涡流现象和涡流在生产、生活中的应用。

3．理解电磁阻尼和电磁驱动，了解它们在实际生活中的应用。

素养目标

1．物理观念：通过实验，了解电磁阻尼和电磁驱动。

2．科学思维：了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。

3．科学探究：通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。

4．科学态度与责任：通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。

知识点1电磁感应现象中的感生电场

1．感生电场

磁场变化时会在空间激发一种_电场__，这种电场与静电场不同，它不是由_电荷__产生的，我们把它叫作感生电场。

2．感生电动势

磁场变化时，感应电动势是由_感生电场__产生的，它也叫感生电动势。

3．感生电场的方向

感生电场的方向，可用安培定则判断，磁场增大时，大拇指指向磁场反方向，四指环绕方向就是感生电场方向，反之也是。

知识点2涡流

1．定义

在变化的磁场中的导体内产生的_感应电流__，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。

2．涡流的特点

若金属的电阻率小，涡流往往_很强__，产生的热量_很多__。

3．涡流的应用

(1)涡流热效应的应用：如_真空冶炼炉__、_电磁炉__。

(2)涡流磁效应的应用：如_探雷器__、_安检门__。

4．涡流的防止

电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。

(1)途径一：增大铁芯材料的_电阻率__。

(2)途径二：用相互绝缘的_硅钢片__叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。

『判一判』

(1)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(√)

(2)涡流有热效应，但没有磁效应。(×)

(3)电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的。(√)

(4)制造变压器用的铁芯是利用了涡流。(×)

『选一选』

(多选)(2023·内蒙古高二期中)关于物理知识在生产生活中的应用，下列说法中正确的是(AC)

A．真空金属冶炼炉的线圈中必须接交流电，金属材料中才能产生焦耳热

B．真空金属冶炼炉的原理是电流的磁效应

C．电磁炉的原理是电磁感应

D．普通陶瓷砂锅也可以利用电磁炉来煲汤

解析：真空金属冶炼炉的原理是电磁感应，真空金属冶炼炉的线圈中必须接交流电，金属材料中才能产生涡流，A正确，B错误；电磁炉的原理是：电磁感应现象，电磁炉的炉面采用了耐热陶瓷板。通以交变电流时陶瓷板下面的线圈会产生强弱和方向变化的磁场，导致电磁炉上方的铁锅产生感应电流，让锅底马上发热，就可以快速的加热食物，C正确；普通陶瓷砂锅没有自由电子，无法形成涡流，所以普通陶瓷砂锅不可以利用电磁炉来煲汤，D错误。

『想一想』

金属探测器是一种专门用来探测金属的仪器(如图)，除了用于探测有金属外壳或金属部件的地雷之外，还可以用来探测隐蔽在墙壁内的电线、埋在地下的水管和电缆，甚至能够地下探宝，发现埋藏在地下的金属物体。你能说明其工作原理吗？

解析：金属探测器是利用涡流工作的。交变电流通过金属探测器的线圈时，会产生的磁场。如果探测器周围有金属，金属内便产生涡流，涡流本身又会产生磁场反过来影响原有的磁场。这样就会引发探测器发出鸣叫声。

知识点3电磁阻尼

1．概念

当导体在磁场中运动时，_感应__电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是_阻碍__导体的运动。

2．应用

磁电式仪表中利用_电磁阻尼__使指针迅速停止摆动，便于读数。

交流感应电动机。

『判一判』

(5)发生电磁驱动时，导体与磁场的速度应相同。(×)

探究

电磁感应现象中的感生电场

情|境|导|入

如图所示，B增强，那么就会在空间激发一个感生电场E。如果E处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在电场力的作用下定向移动，而产生感应电流。

(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？

(2)上述情况下，哪种作用力扮演电源中非静电力的角色？

提示：(1)感应电流的方向与正电荷移动的方向相同，感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律判定。

(2)感生电场对自由电荷的作用力。

要|点|提|炼

1.产生：如图所示，当磁场变化时，产生感生电场。感生电场的电场线是与磁场垂直的曲线。

2．方向：闭合环形回路(可假定存在)的电流方向就表示感生电场的电场方向。依据实验存在的或假定存在的回路结合楞次定律判定感生电场的方向。

3．对感生电场的理解

(1)变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关。如果在变化的磁场中放一个闭合电路，电路中的自由电荷在感生电场作用