高中物理选择性必修二第二章 3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动学案

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3　涡流、电磁阻尼和电磁驱动[学习目标]　1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作原理。2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用(重点)。3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和生活中的应用(重难点)。一、电磁感应现象中的感生电场1．麦克斯韦认为________的磁场能在周围空间激发电场，这种电场叫作感生电场。2．由__________________产生的电动势叫感生电动势。3．电子感应加速器是利用____________使电子加速的设备，当线圈中________的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速。4．感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律E＝neq \f(ΔΦ,Δt)计算。如图所示，B增强时，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发生定向移动，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)在上述情况下，哪种力扮演了非静电力的角色？________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场。(　　)(2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用。(　　)例1　(多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场方向的关系，下列描述正确的是(　　)A．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向例2　现代科学研究中常要用到高速电子，电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。如图所示，图甲为侧视图，上、下为电磁体的两个磁极；图乙为磁极之间真空室的俯视图。若从上往下看电子在真空室中沿逆时针方向做圆周运动，改变电磁体线圈中电流的大小可使电子加速。则下列判断正确的是(　　)A．真空室中产生的感生电场沿逆时针方向B．通入电磁体线圈的电流在增强C．电子在轨道中加速的驱动力是洛伦兹力D．电子在轨道中做圆周运动的向心力是由静电力提供的闭合回路(假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向。判断思路如下：二、涡流1．涡流：当某线圈中的________随时间变化时，由于电磁感应，这个线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生________________，用图表示这样的感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。2．涡流的应用与防止(1)应用：________________、__________、____________等。(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的________做材料，或者用相互绝缘的______________叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯。在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(1)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。(　　)(2)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。(　　)(3)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。(　　)(4)涡流有热效应，但没有磁效应。(　　)例3　(多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，它的工作原理是：在封口机工作时，套在瓶口上的封口头内的线圈有电流通过，致使靠近线圈(但与线圈绝缘)的铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在被封容器的瓶口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是(　　)A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带C．封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器三、电磁阻尼和电磁驱动(1)如图甲所示，将两磁体在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁体很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁体能振动较长时间，如何解释这个现象？(2)如图乙所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？使线圈转动起来的动力是什么？________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1．电磁阻尼当______________________时，感应电流会使导体受到安培力作用，安培力总是______导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。2．电磁驱动(1)如果__________________________，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到____________的作用，____________使导体运动起来，这种作用常常称为电磁驱动。(2)交流感应电动机是利用____________________的原理工作的，把____________转化成________________。例4　某同学搬运如图所示的磁电式电流表时，发现表针晃动剧烈且不易停止。按照老师建议，该同学在两接线柱间接一根导线后再次搬运，发现表针晃动明显减弱且能很快停止。下列说法正确的是(　　)A．未接导线时，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势B．未接导线时，表针晃动剧烈是因为表内线圈受到安培力的作用C．接上导线后，表针晃动过程中表内线圈不产生感应电动势D．接上导线后，表针晃动减弱是因为表内线圈受到安培力的作用例5　如图所示，蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。从上向下看，当蹄形磁体逆时针转动时(　　)A．线圈将逆时针转动，转速与磁体相同B．线圈将逆时针转动，转速比磁体小C．线圈将逆时针转动，转速比磁体大D．线圈静止不动针对训练　(多选)如图所示，是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是(　　)A．2是磁体，在1中产生涡流B．1是磁体，在2中产生涡流C．该装置的作用是使指针能够转动D．该装置的作用是使指针能很快稳定下来电磁阻尼电磁驱动不同点成因由导体在磁场中运动形成的由磁场运动而形成的效果安培力方向与导体运动方向相反，为阻力安培力方向与导体运动方向相同，为动力能量转化克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能共同点两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动