普通高中物理选择性必修二 第二章第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动

关于普通高中物理选择性必修二 第二章第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动的竖屏导图，包括感生电动势、涡流、电磁阻尼、电磁驱动等内容，作为备课参考。

• 普通高中物理选择性必修二 第二章第3节 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
• 内容来源|普通高中教科书 物理 选择性必修第二册 人民教育出版社 软件|亿图脑图MindMaster
• 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。你知道是为什么吗？
• 电磁感应现象中的感生电场
• 感生电场
  • 麦克斯韦理论
    • 磁场变化时会在空间激发一种电场，叫作感生电场。
    • 感生电场与静电场不同，它不是由电荷产生的。
    • 感生电场的空间，如果存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向运动，产生感应电流，即导体中产生了感应电动势。
      • 如果感应电动势是由感生电场产生的，叫作感生电动势。
  • 应用
    • 电子感应加速器
      • • 如图，上、下为电磁铁的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室，电子在真空室中做圆周运动。
        • 电磁铁线圈中电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。
        • 从图甲中可以看到，磁场方向由下向上，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。为使电子加速，产生的感生电场应沿顺时针方向。
        • 电磁铁线圈中的电流应该由小变大，才能产生顺时针方向的感生电场，从而加速电子。
• 涡流
• 涡流
  • • 当某线圈中的电流随时间变化时，这个线圈附近的任何导体，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流。
    • 导体内的感应电流，看起来就像水中的漩涡，所以叫作涡电流，简称涡流。
  • 应用
    • 真空冶炼炉
      • • 炉外有线圈，线圈中通入迅速变化的电流，炉内的金属中产生涡流。
        • 金属块中的涡流产生的热量使金属熔化。
        • 涡流冶炼金属的优点：整个过程可以在真空中进行，能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。
    • 电磁炉
      • • 迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围产生迅速变化的磁场。
        • 变化的磁场使面板上方的铁锅底部产生涡流，铁锅迅速发热，从而达到加热食物的目的。
    • 变压器铁芯
      • • 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。
        • 减小涡流的方法
          • 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。
          • 用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
    • 探雷器
      • • 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、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，道理是一样的。
• 电磁阻尼
• 思考与讨论 如图，一个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所受安培力的方向。安培力对线圈的运动有什么影响？
• 思考与讨论 磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，指针也固定在铝框上。假定仪表工作时指针向右转动。
  • 铝框中的感应电流沿什么方向？
  • 由于铝框转动时其中有感应电流，铝框要受到安培力。安培力是沿什么方向的？
  • 安培力对铝框的转动产生什么影响？
• 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。
• 做一做
  • 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。
  • 用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，观察表针相对表盘的摆动情况。
  • 比较两次情况有什么不同？
    • 怎样解释这种差别？
    • 为什么灵敏电流表在运输时总要用导线把两个接线柱连在一起？
• 电磁驱动
• 演示
  • 观察铝框的运动
    • 如图，一个铝框放在蹄形磁体的两个磁极间，可以绕支点自由转动。
    • 转动磁极，观察铝框的运动。
      • 怎样解释铝框的运动？
• 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。
  • 应用
    • 交流感应电动机
      • 配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生旋转磁场。
      • 旋转磁场中的导线框也随着磁场转动。电动机就把电能转化成机械能。
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