高中物理 第4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32
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．
浙江新高考专用高中物理第四章电磁感应现象7涡流电磁阻尼和电磁驱动讲义新人教版选修3_
7 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
知识内容 选考要求 课时要求
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 b 1.了解涡流的产生原因，知道涡流的本质是感应电流.
2.了解电磁阻尼和电磁驱动现象.
3.了解涡流的应用和减小涡流危害的方法.
一、涡流
1.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，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流.
2.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.
二、电磁阻尼
当导体在磁场中运动时，导体中产生的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.
三、电磁驱动
若磁场相对导体转动，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.
判断下列说法的正误.
(1)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.( × )
(2)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律.( √ )
(3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( √ )
(4)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生.( × )
一、涡流
如图所示，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.
(1)块状金属放在变化的磁场中.
(2)块状金属进出磁场或在变化的磁场中运动.
(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.
(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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. (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，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.
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。
选修涡流电磁阻尼和电磁驱动
选修涡流电磁阻尼和电磁驱动
涡流电磁阻尼（ED）和电磁驱动（EMD）是一种磁力学现象，可以用于控制物体的运动和稳定性。涡流电磁阻尼主要是指在物体运动时激发出的涡流，产生阻碍物体运动的效果。电磁驱动则是指利用电磁力产生的力来驱动物体运动。本文将介绍选修涡流电磁阻尼和电磁驱动。
涡流电磁阻尼
涡流电磁阻尼主要是基于法拉第电磁感应定律的原理。根据法拉第电磁感应定律，当一个磁体通过一个导体时，导体内部就会产生涡流。这个涡流会产生一个磁场，与磁体对抗并产生阻碍磁体的运动。涡流电磁阻尼主要是利用这个原理，通过电磁感应产生的阻碍力来控制物体的运动和稳定性。
涡流电磁阻尼主要是通过磁场和导体之间的相互作用来实现的。当一个导体通过磁场时，导体内部就会产生涡流。这个涡流会产生一个磁场，磁场的方向与磁场的方向相反。由于相反的磁场会相互抵消，所以涡流会产生一个阻碍物体运动的效果。当物体运动时，导体内部的涡流会发生变化，产生的磁场也会变化，进而产生一个涡流电磁阻力。这个涡流电磁阻力与运动方向相反，所以可以用来控制物体的运动和稳定性。
涡流电磁阻尼主要应用在机械设备和交通工具上。例如，在高速列车和飞机上，可以使用涡流电磁阻尼来控制运动和稳定性。涡流电磁阻尼还可以用来控制机械设备的振动和噪音。
电磁驱动
电磁驱动是指利用电磁力产生的力来驱动物体运动。电磁力是一种基于麦克斯韦-安培定理的力，可以通过改变导体内部的电场和磁场来实现。电磁驱动主要是通过控制电磁力的大小和方向来实现的，从而控制物体的运动和稳定性。
电磁驱动主要应用在机械设备和航天器上。例如，在机械设备上，可以使用电磁驱动来控制机械设备的运动和稳定性。在航天器上，可以使用电磁驱动来控制航天器的运动和姿态。
涡流电磁阻尼和电磁驱动的联系
涡流电磁阻尼和电磁驱动有很多相似之处。它们都与磁场和导体之间的相互作用有关，并且都可以用来控制物体的运动和稳定性。但是，涡流电磁阻尼和电磁驱动也有一些不同之处。涡流电磁阻尼主要是通过法拉第电磁感应定律产生的涡流来产生阻碍力。而电磁驱动则是通过控制导体内部的电场和磁场产生电磁力来驱动物体运动。 另外，涡流电磁阻尼和电磁驱动在应用上也有一些差异。涡流电磁阻尼主要应用于机械设备和交通工具上，用来控制运动和稳定性。而电磁驱动则主要应用于机械设备和航天器上，用来控制运动和姿态。
涡流、电磁阻尼和电磁驱动 教案 高中物理新人教版选择性必修第二册(2022年)
2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动
感生电动势和前面的动生电动势相对应。涡流是一种特殊的电磁感应现象, 在生产、生活记实验教学等方面有许多应用。教学内容主要学习涡流及其成因, 涡流的热效应、磁效应等。电磁阻尼和电磁驱动通过演示实验进行实例分析后得出概念即可。
物理观念∶通过感生电场及感生电动势的提出, 体会物理概念的产生过程。
科学思维∶通过涡流的实例分析, 体会物理模型在探索自然规律中的作用。
科学探究：通过演示实验探究, 知道什么是电磁阻尼和电磁驱动现象, 并能分析二者的不同点和相同点,
以及实质。
科学态度与责任∶通过涡流、电磁阻尼和电磁驱动在生产、生活中的应用, 体会科学对社会发展的推动作用。
教学重点: 1.涡流的概念及其应和实例分析。
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。
多媒体课件、电磁驱动演示仪、示教电表、示教电动机等。
一、新课引入
（展示动态图片: 半边铁锅煮蛋）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？
二、新课教学 （一）电磁感应现象中的感生电场
1.感生电动势
英国物理学家麦克斯韦经过研究后提出:
变化的磁场能够在它的周围产生一种电场线是闭合曲线的电场。叫作感生电场。
这种电场与静电场不同, 它不是由电荷产生的。
将闭合导体放入变化的磁场中后, 变化的磁场会产生感生电场, 导体中的自由电荷受到感生电场的作用力发生定向移动, 从而形成感应电流和感应电动势, 称为感生电动势。
感生电动势的成因: 感生电场的电场力对电荷做功。
在上图中产生的感生生场就会使这个电子加速, 刚才说的这个装置, 就叫做电子感应加速器。（动图展示：电子感应加速器。）
2.电子感应加速器
①电子感应加速器的结构
如图所示, 上、下为电磁体的两个磁极, 磁极之间有一个环形真空室, 电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化, 产生的感生电场使电子加速,
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（ ）
电磁阻尼和电磁驱动演示仪
废旧电能表的再利用
——自制电磁阻尼和电磁驱动演示仪
马 顺 存
湖南师大附中 410006
引言
人教版选修3-2第四章第7节讲到电磁阻尼和电磁驱动。
电磁阻尼的实验如图1所示：1、取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。2、用导线连接微安表的两个接线柱，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才的比较，指针摆动的幅度小了很多，来演示的。此实验由于学生对微安表的内部结构并不熟悉，虽然实验现象很明显但是学生对电磁阻尼并没有一个直观的理解。
课本上电磁驱动实验如图2所示：将一个铝框放在蹄型磁铁的两个磁极间，可以饶支点自由转动。转动磁铁、观察到铝框能缓慢的转动起来。本校老师做此实验的时候，由于学校所购买的实验仪器陈旧，仪器经常出现小故障，影响了实验效果。后来我们发现用废旧的电能表，自制的一台集电磁阻尼和电磁驱动于一体的实验仪效果相当直观、显著，操作也十分方便。现将电磁阻尼和电磁驱动演示仪介绍如下：
图 １ 图 ２
实验仪器构造
实验仪器如图3所示：由左边的转动装置和右边的小磁铁、转盘、手柄等构成。
图 3 实验仪器的制作
铝盘转动装置是由一台废旧的电能表拆去外壳，改装而成，在铝盘上涂上两种相间的颜色便于铝盘转动起来后能清楚的看出铝盘的转动速度情况。右边的磁铁及转动装置是用502胶将磁铁粘在塑料转盘的底部，调整转盘的高度使得磁铁转到铝盘的下端时，磁铁与铝盘间相隔3mm左右。在转盘上安装一手柄，将铝盘转动装置和磁盘及转动装置固定在同一木版上，并对实验仪器进行加工美化，一台精美的电磁阻尼和电磁驱动演示仪并制作完成。
实验步骤及原理
1、先将磁铁转到离铝盘较远的位置。
2、用手转动铝盘，使铝盘飞快的转动起来。
3、将磁铁转到铝盘的下端，我们会发现转动起来的铝盘会在极短的时间内静止下来。
第二章 3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
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.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．
一、电磁感应现象中的感生电场
1．感生电场
麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，这种电场叫作感生电场．
2．感生电动势
由感生电场产生的电动势叫感生电动势．
3．电子感应加速器
电子感应加速器是利用感生电场使电子加速的设备，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生的感生电场使电子加速．
二、涡流
1．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，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．金属块中的涡流会产生热量，利用涡流产生的热量可以冶炼金属．
三、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，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．
四、电磁驱动
若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．
判断下列说法的正误．
(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．( √ )
(3)涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的．( √ )
(4)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．( × ) (5)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．( √ )
(6)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化．( √ )
(7)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生．( × )
一、电磁感应现象中的感生电场 导学探究
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在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流．
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。
高中物理第二章电磁感应3涡流电磁阻尼和电磁驱动学案新人教版选择性2
涡流、电磁阻尼和电磁驱动
1．知道感生电动势的产生以及与感生电场的联系，会判断感生电动势的方向并计算其大小。
2．了解涡流的产生过程。
3．了解涡流现象的利用和危害。
4．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。
5．了解电磁阻尼和电磁驱动及应用。
知识点一 电磁感应现象中的感生电场
[情境导学]
电磁感应现象中的感生电场与电荷周围的静电场从产生机理上看有什么区别？
提示：电磁感应现象中的感生电场是由变化的磁场激发产生的，静电场是由电荷激发产生的。
[知识梳理]
1．感生电场
麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发一种电场，它与静电场不同，不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。
2．感生电动势
由感生电场产生的感应电动势。
3．感生电动势中的非静电力
就是感生电场对自由电荷的作用。
4．感生电场的方向判断
由磁场的方向和强弱变化，根据楞次定律判断。
[初试小题]
1．判断正误。
(1)感生电场线是闭合的。(√)
(2)磁场变化时，可以产生感生电场，并不需要电路闭合这一条件。(√)
(3)感生电场是产生感生电动势的原因。(√)
(4)感生电动势与动生电动势一样都是由于磁场变化产生的。(×) 2．某空间出现了如图所示的一组闭合电场线，方向从上向下看是顺时针的，这可能是( )
A．沿AB方向磁场在迅速减弱
B．沿AB方向磁场在迅速增强
C．沿BA方向磁场恒定不变
D．沿BA方向磁场在迅速减弱
解析：选A 感生电场的方向从上向下看是顺时针的，假设在平行感生电场的方向上有闭合回路，则回路中的感应电流方向从上向下看也应该是顺时针的，由右手螺旋定则可知，感应电流的磁场方向向下，根据楞次定律可知，原磁场有两种可能：原磁场方向向下且沿AB方向减弱或原磁场方向向上且沿BA方向增强。所以A正确。
知识点二 涡流
[情境导学]
在一铁块的外面绕有如图所示的线圈，当线圈通有如图所示的交变电流时，请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？