高中物理4.7《涡流-电磁阻尼和电磁驱动》课件
22人教版高中物理新教材选择性必修第2册--第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
课标解读 课本要求 课标解读
1.通过实验，了解涡流现象。
2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。
3.了解电磁阻尼和电磁驱动。 1.物理观念：通过实验，了解电磁阻尼和电磁驱动。
2.科学恩维：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。
自主学习·必备知识
教材研习
教材原句
要点一 电磁感应现象中的感生电场
麦克斯韦认为，磁场 变化 ①时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场 不同 ②，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向 运动 ③，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。
要点二 涡流
当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中可能会产生感应电流。实际上，这个线圈 附近 ④的任何 导体 ⑤，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡 电流 ⑥，简称涡流。
要点三 电磁阻尼和电磁驱动
当导体在磁场中 运动 ⑦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，这种现象称为 电磁阻尼 ⑧。
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，安培力使导体运动起来，这种作用常常称为 电磁驱动 ⑨。
自主思考
①均匀变化的磁场和非均匀变化的磁场产生的感生电场有什么不同？周期性变化的磁场产生的感生电场有何特点？
答案：提示 均匀变化的磁场产生恒定的感生电场，非均匀变化的磁场产生变化的感生电场。周期性变化的磁场产生周期性变化的感生电场，且频率相等。
第7节 涡流 电磁阻尼和电磁驱动
- 1 - 课题：涡流 电磁阻尼和电磁驱动 课时：1课时
学习目标：1.了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用．
2．了解电磁阻尼和电磁驱动．
3．了解一些电器设备的工作原理，培养应用理论知识解决实际问题的能力.
学习重难点：1.了解涡流产生的原理，涡流的防止和应用．
2．了解电磁阻尼和电磁驱动．
【课前自主学习】
一、涡流1．定义：由于 ，在导体中产生的像水中旋涡一样的感应电流．我们把它叫做涡电流，简称 ．
2．特点：如果产生涡流的导体电阻率很小，涡流往往很强，产生的热量 ．
3．涡流的应用：
(1)涡流热效应的应用，如 ．
(2)涡流磁效应的应用，如 ．
4．涡流的防止
电动机、变压器等设备应防止铁芯中涡流过大，而导致浪费能量，损坏设备，采取增大铁芯材料的
，用相互绝缘的 叠成的铁芯代替整个的硅钢铁芯．
二、电磁阻尼
1．概念：当导体在磁场中运动时， 会使导体受到安培力，安培力的方向总是 导体的运动．
2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使表针 ，便于读数．
三、电磁驱动
1．概念：磁场相对导体运动时，导体中产生感应电流，感应电流使导体受到 的作用，
使导体 的现象．
2．应用：交流感应电动机.
【课堂互动探究】
一、涡流
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，很像水的漩涡，把它叫做涡电流，简称涡流．
2．产生：把金属块放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动时，金属块内都会产生涡流．
3．特点：电流在金属块内自成闭合回路，整块金属的电阻很小，涡流往往很强．
二、电磁阻尼
- 2 - 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，这种现象称为电磁阻尼．
物理人教版高中选择性必修二(2019年新编)2-3涡流、电磁阻尼和电磁驱动 讲义
第二章电磁感应
第3节涡流、电磁阻尼和电磁驱动
【素养目标】
1. 了解涡流是怎样产生的,了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害。
2. 了解什么是电磁阻尼,什么是电磁驱动。了解电磁阻尼、电磁驱动在日常生活和生产中的应用。
【必备知识】
知识点一、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，我们把这种电场叫感生电场。磁场变化时闭合电路中产生了感应电动势，感生电场对自由电荷的作用“扮演”了非静电力的角色。
2、感生电场的方向判断
3、感生电动势：感生电场使导体中产生的电动势叫感生电动势。产生感生电动势的导体在电路中的作用是充当电源，其电路就是内电路，它与外电路连接就对会外电路供电。
知识点二、涡流
(1)概念
由于电磁感应,在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。
(2)特点
整块金属的电阻很小,涡流往往很强,产生的热量很多。
(3)应用
①涡流热效应的应用:如真空冶炼炉。
②涡流磁效应的应用:如探雷器、安检门。
(4)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。
知识点三、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。
(3)电磁驱动
①概念
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的现象。
②应用
交流感应电动机。
【点睛】对涡流现象的进一步理解
(1)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。
②让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。
(2)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;如果是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,金属的机械能转化为电能,最终转化为内能。
4.7磁场--涡流
1 1
涡流(选学)
一、涡流
线圈中的电流随时间变化，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. 涡流大小的决定因素：磁场变化越快(ΔBΔt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.
1.产生涡流的两种情况
(1)块状金属放在变化的磁场中.
(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.
2.涡流的应用与防止
(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等.
(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯来代替整块硅钢铁芯.
3具体应用：高频感应炉与电磁灶
1.高频感应炉是利用涡流熔化金属，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中.
2.电磁灶：在灶内的励磁线圈中通入交变电流时，形成交变磁场，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，使锅底产生涡流，锅底有适当的电阻，产生焦耳热，使锅底发热.
二、电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫电磁阻尼.
三、电磁驱动
若磁场相对导体运动，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.
涡流
1 (多选)如图4所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则（ BD ）
图4
A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h
B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h
C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h
D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h
2 (多选)如图4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会产生感应电流，感应电流通过焊缝产生很多热量，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( AD )
2020人教版高二物理选修3：2_第7节涡流
第7节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
学 习 目 标
1．了解涡流是怎样产生的．
2．了解涡流现象的利用和危害．
3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用．
4．了解电磁阻尼和电磁驱动．
|基础知识·填一填|
一、涡流
1．定义：在变化的磁场中的导体内产生的1感应电流，就像水中的漩涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．
2．特点：若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的2热量很多．
3．应用
(1)涡流3热效应的应用：如真空冶炼炉．
(2)涡流4磁效应的应用：如探雷器、安检门．
4．防止
电动机、变压器等设备中为防止铁芯中5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6电阻率．
(2)途径二：用相互绝缘的7硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯．
二、电磁阻尼
1．定义：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8阻碍导体的运动的现象． 2．应用：电学仪表中利用9电磁阻尼使指针很快地停下来，便于读数．
三、电磁驱动
1．定义：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，10安培力使导体运动起来的现象．
2．应用：交流感应电动机．
|基础小题·做一做|
1．正误判断
(1)涡流也是一种感应电流．(√)
(2)导体中有涡流时，导体本身会产热．(√)
(3)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．(√)
(4)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化．(√)
(5)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流．(√)
2．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物，下列相关的说法正确的是( )
A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作
C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物
D．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗
解析：选A 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制成锅体，故C错误；电磁炉产生变化的磁场，导致加热锅底出现涡流，从而产生热量而不是靠热传递，故D错误．
高中物理之涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点
高中物理之涡流、电磁阻尼和电磁驱动知识点
涡流
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，电流在导体内形成闭合回路，很像水的旋涡，把它叫做涡电流，简称涡流。
特点
整块金属的电阻很小，涡流往往很大。
产生机理
处在磁场中的导体，只要磁场变化就会引起导体中的磁通量的变化，导体中就有感应电动势，这一电动势在导体内部构成回路。
导体内就有感应电流，因为这种电流像水中的旋涡，所以称为涡流。在大块的金属内部，由于金属块的电阻很小，所以涡电流很大，能够产生很大的热量。严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡电流的大小有区别，所以一些微弱的涡电流就被我们忽视了。
应用
热效应
磁效应
减少涡流的途径
① 增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢。
② 用互相绝缘的的硅钢片叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯。 电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。
电磁阻尼是导体相对磁场运动时，感应电流使导体受到的安培力总是阻碍它们的相对运动，利用安培力阻碍导体与磁场间的相对运动就是电磁阻尼。
磁电式仪表的指针能够很快停下，就是利用了电磁阻尼。“磁悬浮列车利用涡流减速”其实也是一种电磁阻尼。
电磁驱动
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作用，安培力使导体运动，这种作用称为电磁驱动。
电磁驱动是磁场相对导体运动时，安培力的方向和运动方向相同，使导体随磁场运动。 当磁场以某种方式运动时（例如磁场转动），导体中的安培力阻碍导体与磁场间的相对运动而使导体跟着磁场动起来（跟着转动），这就是电磁驱动。
习题演练
1.著名物理学家弗曼曾设计过一个实验，如图所示.在一块绝缘板上中部安一个线圈，并接有电源，板的四周有许多带负电的小球，整个装置支撑起来.忽略各处的摩擦，当电源接通的瞬间下列关于圆盘的说法中，正确的是（ ）
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 说课稿 教案 教学设计
1 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
【知识与技能】
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。
【过程与方法】
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
【情感态度与价值观】
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
【教学重难点】
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。
【教学过程】
★重难点一、涡流的理解及应用★
1．如图所示．当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷为什么会定向移动而形成电流？
提示：根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场会在其周围空间产生感生电场，感生电场对导体中的自由电荷产生的电场力会使电荷定向移动，从而形成电流．
2．如果把导体拿走，周围空间还会有电场吗？
提示：如果把导体拿走，周围空间仍存在感生电场．
3．如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整块铁代替，如图所示．请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？
提示：有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，感生电场在铁块中产生感应电流．它的形状像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流． 2 总结提高
1．涡流的实质．
(1)涡流仍然是由电磁感应而产生的，它仍然遵循感应电流的产生条件，特殊之处在于涡流产生于块状金属中．
(2)严格地说，在变化的磁场中的一切导体内都有涡流产生，只是涡流的大小有区别，以致一些微弱的涡流被我们忽视了．
2．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．
(2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
3．涡流中的能量转化．
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；如果是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．
涡流电磁阻尼与电磁驱动课程教案
,.
第7节涡流 电磁阻尼和电磁驱动
一、教学目标
（一）知识与技能
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。
（二）过程与方法
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
（三）情感、态度与价值观
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
二、重点、难点
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。
三、教学手段与策略
通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 ,.
四、课时安排 ： 1课时
五、教学过程
（一）引入新课
教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？
学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。
教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
（二）进行新课
1、涡流
教师：［演示1］涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。
学生：铁板的温度比铁芯高。
教师：为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？
学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。
师生共同活动：分析涡流的产生过程。 ,.
分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流。由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，这就是涡流的热效应。
教师：课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》 教学设计
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》 教学设计
一、教学目标
1、 知识与技能目标
（1）理解涡流的概念，知道涡流的产生条件和特点。
（2）了解电磁阻尼和电磁驱动的现象，理解其原理。
（3）能够运用涡流、电磁阻尼和电磁驱动的知识解释相关的实际问题。
2、 过程与方法目标
（1）通过实验观察和分析，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。
（2）通过理论推导和实际应用的结合，提高学生运用物理知识解决实际问题的能力。
3、 情感态度与价值观目标
（1）激发学生对物理学科的兴趣，培养学生的探索精神和创新意识。
（2）让学生体会物理知识与生活实际的紧密联系，增强学生学以致用的意识。
二、教学重难点 1、 教学重点
（1）涡流的产生条件和特点。
（2）电磁阻尼和电磁驱动的原理。
2、 教学难点
（1）对涡流现象的理解和分析。
（2）电磁阻尼和电磁驱动在实际问题中的应用。
三、教学方法
讲授法、实验法、讨论法、多媒体辅助教学法
四、教学过程
1、 导入新课
通过展示一些生活中与涡流、电磁阻尼和电磁驱动相关的现象，如电磁炉、磁悬浮列车等，引起学生的兴趣，从而导入新课。
2、 新课讲授
（1）涡流
① 概念：当线圈中的电流发生变化时，在附近的导体中产生感应电流，这种电流在导体内自成闭合回路，很像水的漩涡，所以把它叫做涡流。
② 产生条件：导体处在变化的磁场中，或者导体在磁场中运动。 ③ 特点：涡流具有热效应、磁效应和机械效应。
④ 应用：高频感应炉、真空冶炼炉、电磁炉等。
（2）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，这种现象称为电磁阻尼。
② 实验演示：通过演示单摆在线圈中摆动时受到的阻力，让学生观察电磁阻尼现象。
③ 应用：磁电式仪表、电气机车的电磁制动等。
（3）电磁驱动
① 概念：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，这种作用称为电磁驱动。
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》 知识清单
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》 知识清单
一、涡流
涡流是由于电磁感应，在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象。
当导体处在变化的磁场中，或者导体在磁场中运动时，导体内部的磁通量发生变化，就会产生涡流。
涡流的特点：
1、 涡流在导体内部自成闭合回路。
2、 涡流的大小与磁场变化的快慢、导体的电阻等因素有关。
涡流的应用：
1、 电磁炉：利用涡流的热效应来加热食物。电磁炉的炉面下有一个线圈，当交流电通过线圈时，会产生变化的磁场，使放在炉面上的金属锅体中产生涡流，从而产生焦耳热来加热食物。
2、 真空冶炼炉：炉外有线圈，线圈中通有高频交流电，使炉内的金属中产生强大的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。
涡流的危害及防止：
1、 危害：在电机、变压器等设备中，由于涡流的存在会导致能量损耗，使设备发热，效率降低，甚至可能损坏设备。 2、 防止：为了减少涡流造成的损耗，通常采用增大铁芯材料电阻率、用相互绝缘的薄硅钢片叠成铁芯等方法。
二、电磁阻尼
电磁阻尼是指当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力的作用，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。
例如，把一个闭合的金属圆环放在变化的磁场中，圆环会产生感应电流，感应电流受到的安培力会阻碍圆环的运动，使其很快停止下来。
电磁阻尼在生活中的应用：
1、 灵敏电流表：在灵敏电流表中，为了使指针能够迅速稳定下来，往往采用电磁阻尼装置。
2、 电气机车的电磁制动：通过使电流反向，产生与运动方向相反的安培力，从而实现快速制动。
三、电磁驱动
电磁驱动是指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，这种作用称为电磁驱动。
电磁驱动的例子：
1、 交流感应电动机：定子绕组中通以交流电，产生旋转磁场，在转子绕组中产生感应电流，磁场对感应电流的作用使转子转动起来。 电磁驱动与电磁阻尼的区别：