高中物理人教版 (2019)选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课文内容ppt课件

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这两种灶给锅加热的原理是什么？
电磁炉的加热原理是什么？
（一）、理论探究感生电动势的产生
自由电荷为什么会运动？
使电荷运动的力难道是变化的磁场对其施加的力吗？
猜想：使电荷运动的力可能是洛伦兹力、静电力、或者是其它力
一.电磁感应现象中的感生电场
（二）〔英〕麦克斯韦认为：
磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场（induced electric field）。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，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。
电子感应加速器是用感生电场来加速电子的一种设备。它的基本原理如图示，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。电磁铁线圈电流的大小、方向可以变化，产生的感生电场使电子加速。上图为真空室的俯视图，如果从上向下看，电子沿逆时针方向运动。当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？
应用实例---电子感应加速器
由楞次定律可知：原磁场应该由弱变强
1. 定义由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡样的感应电流。如图中的虚线所示
若金属电阻率很小，则涡流往往很强，产生的热量很多。
（1）涡流热效应：真空冶炼炉，电磁炉。（2）真空冶炼炉原理：金属块中的涡流会产生热量。用来冶炼合金钢的真空冶炼炉（如图），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。涡流产生的热量使金属熔化。利用涡流冶炼金属的优点是，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。
（3）涡流的磁效应：涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
4、危害：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。
5、防止（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。
用硅钢片做变压器的铁芯
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
例. 如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　　　)　　A．恒定直流、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
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，通入变化的电流，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。故C正确。
1.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——电磁阻尼。
2.应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
(1)为什么用铝框做线圈骨架？
(2)、微安表的表头在运输时为何应该把两个接线柱连在一起？
构成闭合回路，防止指针摆动。
(3)、金属管演示涡流的电磁阻尼现象
(4)、弹簧振子演示电磁阻尼现象
例. 如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO' 转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的。现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则(　 )　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．铜盘转动速度是否变化，要根据磁铁的上、下两端的极性来决定
1、电磁驱动：当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。
2、应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。
交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的。配置的三个线圈连接到三相电源上，就能产生类似上面演示实验中的旋转磁场，磁场中的导线框也就随着转动（图2.3-11）。就这样，电动机（图2.3-12）把电能转化成机械能
3、电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
联系：安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。
区别：①电磁阻尼是导体相对于磁场运动; ②电磁驱动是磁场相对于导体运动。
1、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层
2．高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝融化焊接，要使焊接处产生的热量较大，下列措施不可采用是（　　）A．减小焊接缝的接触电阻B．增大焊接缝的接触电阻C．增大交变电流的电压D．增大交变电流的频率