3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 学习任务一 电磁感应中的感生电场 [物理观念] 如图所示, 磁场的磁感应强度B增大,就会在磁场的周围产生一个感生电场E.如果空间存在闭合导体,导体中的自由电荷就会在感生电场E的作用下定向移动,产生感应电流,或者说导体中产生感应电动势. (1)闭合导体中的感应电流方向为 (俯视). (2)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系 如何判断感生电场的方向 (3)上述情况下, 作用力扮演了非静电力的角色. 例1 (多选)[2023·辽宁鞍山一中月考] 如图所示,在圆柱形区域内存在方向竖直向上的匀强磁场,磁感应强度的大小B随时间t的变化关系为B=B0+kt,其中B0、k为正的常数.在此区域的水平面内固定一个半径为r且内壁光滑的圆环形细玻璃管,将一电荷量为q的带正电小球在管内由静止释放,不考虑带电小球在运动过程中产生的磁场,则下列说法正确的是( ) A.从上往下看,小球将在管内沿顺时针方向运动 B.从上往下看,小球将在管内沿逆时针方向运动 C.转动一周的过程中,动能增量为qkπr2 D.转动一周的过程中,动能增量为2qkπr2 [反思感悟] 【要点总结】 静电场 感生电场 相同点 对放入其中的电荷有力的作用,F=Eq,并能对电荷做功 不同点 产生 由静止的电荷激发 由变化的磁场激发 电场线 特点 电场线不闭合,起于正电荷,止于负电荷 电场线是闭合曲线 电场力做 功特点 静电力做功与路径无关,能建立电势能、电势的概念 电场力做功与路径有关,不能建立电势能、电势的概念 方向判断 静电场的方向与正电荷受力的方向一致 根据磁场的变化情况,楞次定律和右手螺旋定则结合判断 学习任务二 涡流 [科学探究] 在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅(如图所示),小铁锅内放少许水,给线圈通入一随时间变化的电流.再用玻璃杯代替小铁锅,通电时间相同. (1)小铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同(忽略热传导) (2)你认为产生这种现象的原因是什么 例2 高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的.图为冶炼金属的高频感应炉的示意图,炉内放入被冶炼的金属,线圈通入高频变化的电流,这时被冶炼的金属就能被熔化,这种冶炼方法速度快、温度易控制,并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中,因此适于冶炼特种金属.该炉的加热原理是 ( ) A.利用线圈中电流产生的焦耳热 B.利用线圈中电流产生的磁场 C.利用变化的电流的磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电 [反思感悟] 变式1 (多选)图中四个图都与涡流有关,其中说法正确的是 ( ) A.真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置 B.自制金属探测器是利用地磁场来进行探测的 C.电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物 D.变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流 [反思感悟] 学习任务三 电磁阻尼和电磁驱动 [科学探究] 磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架,把线圈绕在铝框上,如图所示. 回答下列问题: (1)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 (2)在(1)的情况下,由于铝框转动时其中产生感应电流,铝框要受到安培力,该安培力是沿什么方向的 (3)因产生感应电流而受到的安培力对铝框的转动产生什么影响 使用铝框做线圈骨架有什么好处 例3 [2023·湖南湘潭一中月考] 零刻度在表盘正中间的电流计,非常灵敏,通入电流后,线圈所受的安培力和螺旋弹簧的弹力达到平衡时,指针在示数附近摆动,很难停下,使读数变得困难.在指针转轴上装上扇形铝框或扇形铝板,在合适区域加上磁场,可以解决此困难.图中合理的是 ( ) [反思感悟] 变式2 [2023·重庆一中期末] 电磁驱动是21世纪初问世的新概念,该技术被认为将带来交通工具大革命.多国科学家都致力于此项研究.据2015年央广新闻报道,美国国家航空航天 ... ...
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