高中物理电磁感应第4章 第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动
对应学生用书P25
1．定义 当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导 体中都会产生感应电流．电流在导体内自成闭合回路， 很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．
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第四章 电磁感应
2．涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿
(3)涡流的利用 用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中
通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生
的热量使金属熔化并达到很高的温度．利用涡流冶炼金属 的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中 的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金．为了增大涡 流，达到快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电
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第四章 电磁感应
1．定义
闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应
电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次 定律，磁场力总是阻碍导体的运动，这就是电磁阻尼．
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第四章 电磁感应
【分析】
电磁阻尼现象中要抓住两点，一是金属
能够自身形成闭合回路，二是磁通量要发生变化，形成涡
流，阻碍相对运动． 【解析】 铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡 流产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A 点高于B点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动．故选B.
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的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的．一方面
硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一 方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路， 进一步减小了涡流的发热．计算表明：涡流的损耗与硅片 的厚度的平方成正比．
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第四章 电磁感应
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电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置．电气
列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成的．
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第四章 电磁感应
1．定义 磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动． 2．应用 交流感应电动机．
金属块中转化为内能．如果金属块放在了变化的磁场中，
则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果金属块进出磁 场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属 块的机械能转化为电能，最终转化为内能．
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第四章 电磁感应
6．涡流的危害、防止及利用
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第四章 电磁感应
解析：由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运 动)能量守恒． 1 2 初状态机械能 E1＝mgb＋ mv 2 末状态机械能 E2＝mga 1 2 焦耳热 Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋ mv 2
答案：D
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相同点
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安 培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
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第四章 电磁感应
(1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循 楞次定律；
(2)电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效果都
是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体 的运动速度仍要小于磁场的运动速度.
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第四章 电磁感应
【解析】
电流的频率越高，待焊工件中磁通量的
变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I越大，
所以电流热功率P＝I2R也越大，温度升高越快，待焊工件 中各处电流大小相等，但焊缝处电阻大，电流热功率大， 而其他部分电阻小，电流热功率小． 【答案】 AD
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的增加，因而线圈在安培力作用下
会跟着一起转动起来．
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第四章 电磁感应
楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁
通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也
同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可 以用楞次定律来解释．
(1)涡流的危害
在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的．首先 它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命， 严重时会使材料报废；其次涡流发热要消耗额外的能量， 使电机、变压器的效率降低．
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第四章 电磁感应
(2)涡流的防止 为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块
过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合
回路．同时，因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感 应电流很大，就像水中的旋涡． 3．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中．
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(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
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第四章 电磁感应
解题方法指导
对应学生用书P26
如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以
高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电 流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工 件焊接在一起，而工件其他部分发热很少．以下说法正确 的是( )
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第四章 电磁感应
4．涡流的特点
当电流在金属块内自成闭合回路时(产生涡流时)，由
于整块金属的电阻很小，故涡流往往很强，根据公式P＝ I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的 发热功率很大．
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5．能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在
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第四章 电磁感应
解析：从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的
变化是由线框和磁场间做相对运动引起的，因此感应电流
的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动．要阻碍相对运动， 磁场对线框因产生感应电流而产生的作用力——安培力一 定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向 右，线框向右摆动时受力方向向左．所以B正确．
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第四章 电磁感应
如图所示，在O点正下方有一个具有理想边 界的磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆至最高点B，
不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(
A．A、B两点在同一水平线上 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜球将做等幅摆动
)
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第四章 电磁感应
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的 电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的 电阻大
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第四章 电磁感应
(1)螺线管A将向哪个方向运动？ (2)全过程中整个电路所消耗的电能．
【分析】
【解析】 动．
磁铁B相对线圈运动．产生电磁驱动作
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情况和能量转化情况．
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第四章 电磁感应
如图所示，一个闭合的矩形金属框与 一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转 轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中
央，线框平面与磁感线垂直．现让线框沿垂直磁场方向摆
动，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是( )
第四章 电磁感应
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第四章 电磁感应
第7节
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
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第四章 电磁感应
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第四章 电磁感应
教材要点解读
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第四章 电磁感应
3．电磁驱动的形成原因 如图，当蹄形磁铁转动时，穿 过线圈的磁通量就发生变化，例如
线圈处于如图所示的初始状态时，
穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁 铁转动时，穿过线圈的磁通量就增 加了，根据楞次定律，此时线圈中 就有感应电流产生，以阻碍磁通量
1．定义 当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导 体中都会产生感应电流．电流在导体内自成闭合回路， 很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．
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2．涡流产生的条件 涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿
(3)涡流的利用 用来冶炼合金的真空冶炼炉，炉外有线圈，线圈中
通入反复变化的电流，炉内的金属中产生涡流，涡流产生
的热量使金属熔化并达到很高的温度．利用涡流冶炼金属 的优点是整个过程能在真空中进行，这样就能防止空气中 的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金．为了增大涡 流，达到快速熔化金属的目的，在线圈中通入高频交变电
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第四章 电磁感应
1．定义
闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应
电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次 定律，磁场力总是阻碍导体的运动，这就是电磁阻尼．
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第四章 电磁感应
【分析】
电磁阻尼现象中要抓住两点，一是金属
能够自身形成闭合回路，二是磁通量要发生变化，形成涡
流，阻碍相对运动． 【解析】 铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡 流产生，阻碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A 点高于B点，最终铜球将在磁场中做等幅摆动．故选B.
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的钢铁制成的，而是用薄薄的硅钢片叠合而成的．一方面
硅钢片的电阻率比一般钢铁的要大，从而减少损耗；另一 方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路， 进一步减小了涡流的发热．计算表明：涡流的损耗与硅片 的厚度的平方成正比．
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电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示值的位置．电气
列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼这一道理制成的．
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第四章 电磁感应
1．定义 磁场相对于导体转动时，导体中产生感应电流，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，这种作用称为电磁驱动． 2．应用 交流感应电动机．
金属块中转化为内能．如果金属块放在了变化的磁场中，
则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果金属块进出磁 场或在非匀强磁场中运动，则由于克服安培力做功，金属 块的机械能转化为电能，最终转化为内能．
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6．涡流的危害、防止及利用
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第四章 电磁感应
解析：由初状态到末状态(金属块在磁场区域内往复运 动)能量守恒． 1 2 初状态机械能 E1＝mgb＋ mv 2 末状态机械能 E2＝mga 1 2 焦耳热 Q＝E1－E2＝mg(b－a)＋ mv 2
答案：D
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相同点
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安 培力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
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第四章 电磁感应
(1)电磁阻尼、电磁驱动都是电磁感应现象，都遵循 楞次定律；
(2)电磁阻尼、电磁驱动现象中安培力的作用效果都
是阻碍相对运动，应注意电磁驱动中阻碍的结果，导体 的运动速度仍要小于磁场的运动速度.
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【解析】
电流的频率越高，待焊工件中磁通量的
变化率越大，产生的感应电动势越大，感应电流I越大，
所以电流热功率P＝I2R也越大，温度升高越快，待焊工件 中各处电流大小相等，但焊缝处电阻大，电流热功率大， 而其他部分电阻小，电流热功率小． 【答案】 AD
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的增加，因而线圈在安培力作用下
会跟着一起转动起来．
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楞次定律的一种理解是阻碍相对运动，从而阻碍磁
通量的增加，磁铁转动时，相对于线圈转动，所以线圈也
同方向转动，从而“阻碍”这种相对运动，电磁驱动也可 以用楞次定律来解释．
(1)涡流的危害
在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的．首先 它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命， 严重时会使材料报废；其次涡流发热要消耗额外的能量， 使电机、变压器的效率降低．
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(2)涡流的防止 为了减少涡流，变压器、电机里的铁芯不是由整块
过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合
回路．同时，因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感 应电流很大，就像水中的旋涡． 3．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中．
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(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
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高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电 流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工 件焊接在一起，而工件其他部分发热很少．以下说法正确 的是( )
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4．涡流的特点
当电流在金属块内自成闭合回路时(产生涡流时)，由
于整块金属的电阻很小，故涡流往往很强，根据公式P＝ I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的 发热功率很大．
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5．能量转化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在
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解析：从阻碍相对运动的角度来看，由于磁通量的
变化是由线框和磁场间做相对运动引起的，因此感应电流
的磁场总是阻碍线框相对磁场的运动．要阻碍相对运动， 磁场对线框因产生感应电流而产生的作用力——安培力一 定和相对运动的方向相反，即线框向左摆动时受力方向向 右，线框向右摆动时受力方向向左．所以B正确．
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第四章 电磁感应
如图所示，在O点正下方有一个具有理想边 界的磁场，铜球在A点由静止释放，向右摆至最高点B，
不考虑空气阻力，则下列说法正确的是(
A．A、B两点在同一水平线上 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜球将做等幅摆动
)
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A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快
C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的 电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的 电阻大
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第四章 电磁感应
(1)螺线管A将向哪个方向运动？ (2)全过程中整个电路所消耗的电能．
【分析】
【解析】 动．
磁铁B相对线圈运动．产生电磁驱动作
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情况和能量转化情况．
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第四章 电磁感应
如图所示，一个闭合的矩形金属框与 一根绝缘轻杆B相连，轻杆上端O点是一个固定转轴，转 轴与线框平面垂直，线框静止时恰位于蹄形磁铁的正中
央，线框平面与磁感线垂直．现让线框沿垂直磁场方向摆
动，在左右摆动过程中，线框受到磁场力的方向是( )
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第7节
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
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第四章 电磁感应
3．电磁驱动的形成原因 如图，当蹄形磁铁转动时，穿 过线圈的磁通量就发生变化，例如
线圈处于如图所示的初始状态时，
穿过线圈的磁通量为零，当蹄形磁 铁转动时，穿过线圈的磁通量就增 加了，根据楞次定律，此时线圈中 就有感应电流产生，以阻碍磁通量
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(通用版)201x-201x版高中物理 第四章 电磁感应 4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 新人教版
答案
2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程为y ＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a 的直线(如图中的虚线所示).一个质量为m的小金属块从抛物线上y＝b(b>a) 处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速度为g，则金属块 在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为__m_g_(_b_－__a_)_＋__12_m_v_2___.
线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到
线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损 失较快，因而会很快停下来.
图5
答案
[知识深化] 1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在 磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体 的运动，于是产生电磁阻尼现象. 2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体， 只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.
答案
[知识深化] 电磁阻尼与电磁驱动的比较 1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电 磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动. 2.电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化 为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力 做功，部分电能转化为导体的机械能而对外做功.
图1
答案
重点探究
一、涡流
[导学探究] 如图2所示，线圈中的电流随时间变 化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像 什么？ 答案 有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁 场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移 动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以 把它叫做涡电流，简称涡流.
图2
答案
2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程为y ＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a 的直线(如图中的虚线所示).一个质量为m的小金属块从抛物线上y＝b(b>a) 处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速度为g，则金属块 在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为__m_g_(_b_－__a_)_＋__12_m_v_2___.
线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到
线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损 失较快，因而会很快停下来.
图5
答案
[知识深化] 1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在 磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体 的运动，于是产生电磁阻尼现象. 2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体， 只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.
答案
[知识深化] 电磁阻尼与电磁驱动的比较 1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电 磁驱动中导体所受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动. 2.电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化 为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力 做功，部分电能转化为导体的机械能而对外做功.
图1
答案
重点探究
一、涡流
[导学探究] 如图2所示，线圈中的电流随时间变 化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像 什么？ 答案 有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁 场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移 动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以 把它叫做涡电流，简称涡流.
图2
答案
高二物理第四章4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件
一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以 绕支点自由转动。如果转动线圈周围的蹄形 磁体，线圈是否会运动起来？为什么？
磁铁的旋转使线导体和磁场间的相对运动
2、电磁驱动
磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电 流，感应电流使导体受到安培力，安培力使 导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。
由于焊接缝处接触电阻很大，
金属材料的电阻率越放小出，的热产量生很的多，致使温度升 涡流热效应就越强 高将金属熔化，焊接在一起。
高频焊接机 应用于焊电接磁自炉行车车架。
涡流的防止：
电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现象有关，内部都有 铁芯结构， 线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁 芯发热，不仅浪费了能量，还可能损坏电器．
涡流的防止： 怎样减少涡流损耗？
①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整 块硅钢片
思考：
一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 线圈所受安培力的方向。此时安培力对线圈的运动有什么影响？
F
阻碍线圈下落
I
四、涡流的机械效应：
阻碍导体和磁场间的相对运动
A．若是匀强磁场，球上升的高度小于h B．若是匀强磁场，球上升的高度大于h C．若是非匀强磁场，球上升的高度等于h D．若是非匀强磁场，球上升的高度小于h
1、电磁阻尼
当导体在磁场中运动时,在导体中会产生 感应电流,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.
1、电磁阻尼 实验观察：电磁阻尼摆
1、电磁阻尼
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？
电学测量仪器要求指针的摆动很 快停下来，也是利用了铝框中产 生的涡流，从而通过磁场对这个 涡流的作用力 阻碍它们的摆动 ，使指针能很快地指到示数的位 置上。
高中物理 第四章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动课件2高二选修32物理课件
12/9/2021
第二十一页，共三十一页。
12/9/2021
图4－7－4
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A．圆盘上产生了感应电动势 B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动 C．在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘 的磁通量发生了变化 D．圆盘中的自由电子随圆盘一起运动(yùndòng)形成电 流，此电流产生的磁场导致磁针转动
No 铁芯。5．电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。6．电磁驱动时，被驱动的
导体中有感应电流。涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温。 B．圆盘内的涡电流产生的磁场导致磁针转动。答案 A
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［课堂回顾 知识(zhī shi)小结］
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内容(nèiróng)总结
第7节 涡流、电磁阻尼与电磁驱动。2．应用：__________、_________________、机 场安检等。另一个(yī ɡè)途径就是用________________________叠成的铁芯来代替整块硅钢
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图4－7－3
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A．恒定(héngdìng)直流、小铁锅 B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯
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解析 通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产 生感应电流(diànliú)；通入变化的电流(diànliú)，所产生的磁场 发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场 在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流 是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会 升温。
高中物理 第4章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件 新人教版选修3-2
图所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一
个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a
的直线(如图中的虚线所示)．一个小金属块从抛
物线上y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，
则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量是( )
A．mgb
B．12mv2
C．mg(b－a)
D．mg(b－a)＋12mv2
果 方向相反，阻碍导体运动
由于磁场运动引起磁通量 的变化而产生感应电流， 从而使导体受到安培力 导体受安培力的方向与导 体运动方向相同，推动导 体运动
电磁阻尼
电磁驱动
能 不 导体克服安培力做功，其
量 同 他形式的能转化为电能，
转 点 最终转化为内能
化
由于电磁感应，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
解析：选C 铜盘转动时，根据法拉第电磁感应定律及楞次 定律知，盘中有感应电动势，也产生感应电流，并且受到阻尼 作用，机械能很快转化为电能进而转化为焦耳热，铜盘将很快 停下，故C正确，A、B、D错误．
6.物理课上，老师做了一个“电磁阻尼”实 验：如图所示，弹簧上端固定，下端悬挂一个磁 铁，将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下 振动较长时间才停下来；如果在磁铁下方放一个 固定的铝质圆环，使磁极上下振动时穿过它，磁 铁就会很快地停下来．某同学另找器材再探究此 实验．他安装好器材，经反复实验后发现：磁铁 下方放置圆环，并没有对磁铁的振动产生影响， 对比老师演示的实验，其原因可能是( )
相同 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培
点 力阻碍引起感应电流的导体与磁场间的相对运动
7．(多选)如图所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可 绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时 针转动时，则( )
高二物理选修3-2第四章4-7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
• 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是 由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠 合而成的，以减少涡流和电能的损耗，同时 避免破坏绝缘层。
• 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
三、涡流的机械效应
磁电式电流表
播放涡 流的机 械效 应.flv
1、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，
感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍 导体的相对运动的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等
• 涡流是在整块金属内产生的感应电流。
• 涡流是整块导体发生 的电磁感应现象，同 样遵守电磁感应定律。
二、涡流的热效应：
1、应用
(1)真空冶炼炉
(2)电磁炉
炉盘下的线圈中通入
交流电
，使炉盘上
的金属中产生Βιβλιοθήκη 流，从而生热。(3)金属探测器
探雷器、安检门等。
探雷器 金属探测器
二、涡流的热效应：
2、危害：发热浪费能量。
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学目标
1．知道涡流是如何产生的。 2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用
和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。
教学重点 1．涡流的概念及其应用。 2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学难点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析
一、涡流
块状金属在变化的磁场中或在 磁场中运动时,金属块内产生 的感应电流.
• 安培力的作用都是阻碍它们间的 相对运动。
播清华大 学演示实 验-电磁驱 动.mp4放
例与练1
如图所示是一种冶炼金属的感应炉示意图，炉内 装着需冶炼的金属，炉外绕着很多匝线圈，当高 频交变电流通过线圈后，炉内的金属就会被熔化 。请你说明感应炉冶炼金属的原理，在电流有效 值相同的情况下，电流频率的高低对冶炼过程有 什么影响？
• 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
三、涡流的机械效应
磁电式电流表
播放涡 流的机 械效 应.flv
1、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，
感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍 导体的相对运动的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等
• 涡流是在整块金属内产生的感应电流。
• 涡流是整块导体发生 的电磁感应现象，同 样遵守电磁感应定律。
二、涡流的热效应：
1、应用
(1)真空冶炼炉
(2)电磁炉
炉盘下的线圈中通入
交流电
，使炉盘上
的金属中产生Βιβλιοθήκη 流，从而生热。(3)金属探测器
探雷器、安检门等。
探雷器 金属探测器
二、涡流的热效应：
2、危害：发热浪费能量。
4.7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学目标
1．知道涡流是如何产生的。 2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用
和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。
教学重点 1．涡流的概念及其应用。 2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
★教学难点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析
一、涡流
块状金属在变化的磁场中或在 磁场中运动时,金属块内产生 的感应电流.
• 安培力的作用都是阻碍它们间的 相对运动。
播清华大 学演示实 验-电磁驱 动.mp4放
例与练1
如图所示是一种冶炼金属的感应炉示意图，炉内 装着需冶炼的金属，炉外绕着很多匝线圈，当高 频交变电流通过线圈后，炉内的金属就会被熔化 。请你说明感应炉冶炼金属的原理，在电流有效 值相同的情况下，电流频率的高低对冶炼过程有 什么影响？
人教版高二物理选修3-2第四章电磁感应第7节涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件
2.电磁感应现象在生产、生活及科学研究中有着广泛的应用， 下列说法正确的是（ ） A.电磁炉利用变化的磁B场CD使食物中的水分子形成涡流来对食物 加热
B.当金属探测器在探测到金属时，会在金属内部产生涡流，涡 流的磁场反过来影响金属探测器中的电流，致使蜂鸣器发出蜂 鸣声
C.磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做是利用电磁阻尼让摆动 的指针快速停下来，微安表在运输时要把正负接线柱短接也 是利用电磁阻尼，防止指针摆动过大损坏
4.电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上。线圈中流过变化的电流， 在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。 因此，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。
5.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。这种探 雷器可以用来探测金属壳的地 雷或有较大金属零件的地雷。 机场的安检门可以探测人身携带的金属物品，道理是一样的。
11.水平光滑的桌面内固定一足够长的直导线，并通入如下图 所示的恒定电流，两个相同的正方形线框abcd和efgh到导线 的距离相等，两个线框
间产生的电磁现象忽略不计，
现分别给两个线框竖直向下
和水平向右的速度v。
下列判断正确的是（ ACD） A.线框abcd做匀速直线运动，线框efgh做减速直线运动
C．铝管对桌面的压力大于铝管的重力
D．磁块动能的增加量小于于重力势能的减少量
10．两个完全相同的灵敏电流计A、B，按图所示的连接方式， 用导线连接起来，当把电流计A的指针向左边拨动的过程中， 电流计B的指针将（ ）
(新课标)2020版高中物理第四章电磁感应7涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件选修3_2
(2)应用： 电磁阻尼有不少应用．使用磁电式电表进行测量时，由于 指针转动轴的摩擦力矩很小，若不采取措施，线圈及指针将会 在所示值附近来回摆动，不易稳定下来．为此，许多电表把线 圈绕在闭合的铝框上，当线圈摆动时，在闭合的铝框中将产生 感应电流，从而获得电磁阻尼力矩，以使线圈迅速稳定在所示 值的位置．电气列车中的电磁制动器也是根据电磁阻尼原理制 成的．
2．电磁驱动 (1)电磁驱动的产生： 如果磁场相对于导体运动，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，安培力使导体 运动起来，这种作用常常称为电磁驱动，如图所示，当 转动蹄形磁铁时，线圈也跟着转动起来，产生这种现象 的原因就是电磁驱动．
(2)电磁驱动的原因分析： 当蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量就发生变化．例如， 线圈处于所示的初始位置时，穿过线圈的磁通量为零，蹄形磁铁 一转动，穿过线圈的磁通量就增加了．根据楞次定律，此时线圈 中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，因而线圈会跟着同 向转动起来．
4．7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
学习重点
考查热度
通过实例分析，理解涡流、电磁阻尼和电 磁驱动的本质
★★
利用比较法区别电磁阻尼和电磁驱动
★★★
基础梳理
一、涡流 1．涡流的产生 若在变化的磁场中有一块导体，由于电磁感 应，导体内会产生感应电流，如图所示的虚线所 示．这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡， 所以把它叫做涡电流，简称涡流．
2．涡流的特点 (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电 磁感应定律． (2)磁场变化越快ΔΔ Bt 越大，导体的横截面积 S 越大，导体 材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．
3．涡流的利用 (1)真空冶炼炉内金属的电阻率小，涡流很强，产生的热量很 多，可以用来冶炼合金钢． (2)探雷器也是利用涡流工作的．探雷器线圈中有变化的电 流，线圈在地面扫过时，如果地面下埋着金属物品，金属中会产 生涡流，涡流的磁场又会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 属物品也是这个原理．
高二物理《4.7涡流电磁阻尼和电磁驱动》教案
七、涡流电磁阻尼和电磁驱动【课标解读】（1）知道涡流是如何产生的（2）知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流（3）通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因【知识回顾】1、两个线圈之间并没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势。
这种现象叫做，这种感应电动势叫做。
利用互感现象可以把由一个线圈传递到另一个线圈。
变压器就是利用互感现象制成的。
2、自感现象发生电磁感应的原因是由于通过导体的电流发生变化而引起磁通量变化。
这种电磁感应现象称为。
3、自感现象：由于发生变化而产生的电磁感应现象。
自感电动势：在现象中产生的感应电动势。
L称为线圈的自感系数，简称自感或。
自感表示线圈产生本领大小的物理量。
L的大小跟线圈的形状、长短、匝数、有无铁芯有关。
单位：亨利(H)取 1H= mH= μH【新课预习】1．涡流概念:2．涡流产生原因:3．涡流的利用与控制(1)利用——(2)控制——4．电磁驱动原理:【新课讲解】(一)涡流定义块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电流。
“涡电流”简称涡流。
(二)涡流的热效应当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的磁场，因而产生感生电场，引起涡流。
涡流在通过电阻时也要放出焦耳热。
1．应用：利用的热效应进行加热的方法称为感应加热。
而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越高，导体里的涡流也越大。
实际上,一般使用高频交流电激发涡流。
如：A．高频焊接：线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流（涡电流）。
由于焊缝处的接触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属熔化，焊接在一起。
我国生产的自行车架就是用这种方法焊接的。
B．高频感应炉：高频感应炉利用涡流来熔化金属。
图是冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适于冶炼特种合金和特种钢．C．电磁炉：电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡加流加热原理，利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁力线通过铁质锅底时会产生无数的涡流是锅的本身自行高速发热，然后再作用于锅内食物。
高中物理 第四章 电磁感应 第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件2高二选修32物理课件
[答案] D
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[易 错 警 示] 涡流问题的两点提醒 (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第 电磁感应定律． (2)磁场变化越快ΔΔBt 越大，导体的横截面积 S 越大，导体 材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．
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|对点训练|
1．(多选)如图所示为电表中的指针和电磁 阻尼器的结构，下列说法中正确的是( )
A．2 是磁铁，在 1 中产生涡流 B．1 是磁铁，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地稳定
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第二十六页，共四十六页。
[解析] 铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻 碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A 点高于 B 点，最 终铜球将在磁场中做等幅摆动．故选 B.
[答案] B
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[规 律 方 法] 电磁阻尼的分析方法 (1)运用楞次定律分析导体的受力情况． (2)运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能 量转化情况．
A．铜盘转动将变慢 B．铜盘转动将变快 C．铜盘仍以原来的转速转动 D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极 性来决定
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第三十一页，共四十六页。
解析：选 A 当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切 割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知其感应电流受的 安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢．本题也可 以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产 生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐 渐变慢，故 A 正确．
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[易 错 警 示] 涡流问题的两点提醒 (1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第 电磁感应定律． (2)磁场变化越快ΔΔBt 越大，导体的横截面积 S 越大，导体 材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．
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|对点训练|
1．(多选)如图所示为电表中的指针和电磁 阻尼器的结构，下列说法中正确的是( )
A．2 是磁铁，在 1 中产生涡流 B．1 是磁铁，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地稳定
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[解析] 铜球进磁场和出磁场的过程中，都有涡流产生，阻 碍铜球的摆动，从而有机械能转化为内能，A 点高于 B 点，最 终铜球将在磁场中做等幅摆动．故选 B.
[答案] B
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[规 律 方 法] 电磁阻尼的分析方法 (1)运用楞次定律分析导体的受力情况． (2)运用力学知识和能量守恒定律分析导体的运动情况和能 量转化情况．
A．铜盘转动将变慢 B．铜盘转动将变快 C．铜盘仍以原来的转速转动 D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极 性来决定
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解析：选 A 当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切 割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知其感应电流受的 安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢．本题也可 以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产 生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐 渐变慢，故 A 正确．
高中物理-第四章 电磁感应 7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课件 新人教版选修3-2
[后判断]
1．涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵从 电磁感应定律．( ×)
2．通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流的产生 ．( )√
3．变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流．(√ )
[先填空]
1．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__碍导体运动的现象 ． (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．
图473
A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的 电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的 电阻大
【解析】 交变电流的频率越高，它产生的磁场的变 化就越快．根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产 生的感应电动势就越大，感应电流就越大，而放出的热量 与电
过程中金属环不翻转，则( )
A．金属环每次进入和离开磁场区域
都有感应电流，完全进入磁场区域
后无感应电流
图479
B．金属环进入磁场区域后越靠近OO′线时速度越大， 而且产生的感应电流越大
C．金属环开始摆动后．摆角会越来越小，摆角小到 某一值后不再减小
D．金属环在摆动过程中，机械能将全部转化为金属 环中的电能
不
体受到安培力
同
点
效果
安培力的方向与导体运动 方向相反，阻碍物体运动
由于磁场运动引起磁通量 的变化而产生感应电流， 从而使导体受到安培力
导体受安培力的方向与导 体运动方向相同，推动导 体运动
能量 转化
导体克服安培力做功，其 他形式能转化为电能，最 终转化为内能