3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [物理观念] (1)顺时针 (2)电流的方向与正电荷定向移动的方向相同,感生电场的方向与正电荷受力的方向相同,因此感生电场的方向与感应电流的方向相同.感生电场的方向可以用楞次定律判定. (3)感生电场对自由电荷的 例1 AC [解析] 磁感应强度B=B0+kt,可知磁场均匀增强,从上往下看,产生顺时针方向的感应电场,正电荷受力方向与电场方向相同,所以小球沿顺时针方向运动,选项A正确,B错误.根据法拉第电磁感应定律可知,产生的感应电动势E==S=πkr2,小球转动一周的过程中,静电力做的功等于动能增量,即ΔEk=qE=qkπr2,选项C正确,D错误. [科学探究] (1)通电后铁锅中的水逐渐变热,玻璃杯中的水温不变化. (2)线圈中通入变化的电流时,会产生变化的磁场,该变化的磁场在空间激发感生电场,铁锅是导体,感生电场驱动导体内的自由电荷定向移动,产生感应电流,电能转化为内能,水温升高,玻璃是绝缘体,不会产生电磁感应现象,所以玻璃杯中的水不会升温. 例2 C [解析] 高频感应炉的原理是给线圈通以高频变化的电流后,线圈产生高频变化的磁场,磁感线穿过金属,在金属内产生强涡流,涡流的热效应使金属熔化,选项C正确. 变式1 AD [解析] 真空冶炼炉的原理是线圈中的电流做周期性变化,在金属中产生涡流,从而产生大量的热量,故A正确;自制金属探测器中变化的电流产生变化的磁场,遇到金属物体,金属物体中会感应出涡流,涡流的磁场反过来影响金属探测器中的电流,故B错误;家用电磁炉工作时,在锅体中产生涡流,加热食物,故C错误;当变压器中的电流变化时,在其铁芯中将产生涡流,使用硅钢片做成的铁芯可以尽可能地减小涡流,故D正确. [科学探究] (1)仪表工作时指针向右转动,由楞次定律和安培定则判断出铝框中的感应电流方向从上往下看沿逆时针方向. (2)铝框中由于有感应电流,所以受到安培力作用,由左手定则判断,铝框左边受向下的安培力,而右边受向上的安培力. (3)因产生感应电流而受到的安培力阻碍了铝框的转动;铝框的电阻较小,产生的感应电流较大,则受到的安培力较大,铝框又轻,这样可以使指针尽快停止摆动. 例3 D [解析] 如A、C选项所示,当指针向左偏转时,铝框或铝板可能会离开磁场,产生不了涡流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,A、C不合理;B选项中是铝框,磁场在铝框中间,当指针偏转角度较小时,铝框不能切割磁感线,不能产生感应电流,起不到电磁阻尼的作用,指针不能很快停下,B不合理;D选项中是铝板,磁场在铝板中间,无论指针偏转角度大或小,都会在铝板上产生涡流,起到电磁阻尼的作用,指针会很快地停下,便于读数,D合理. 变式2 B [解析] 当永久磁体随转轴转动时,产生转动的磁场,在铝盘中会产生感应电流,这时铝盘上的感应电流在永久磁铁的磁场中会受到力的作用,而产生一个转动的力矩,使指针转动,游丝的反力矩,会使指针稳定指在某一刻度上,A错误,B正确;该转速表运用了电磁感应原理,由楞次定律知,铝盘中感应电流产生的磁场总是阻碍永久磁体的转动,要减小穿过铝盘磁通量的变化,永久磁体转动方向与铝盘转动方向相同,C错误;永久磁体固定在转轴上,铝盘固定在指针轴上,铝盘和永久磁体不是被同转轴带动,所以两者转动不是同步的,D错误. 素养提升 示例 A [解析] 当电磁铁绕组通以图中所示的电流时,由安培定则可知,将产生向上的磁场,当电磁铁绕组中的电流增大时,根据楞次定律和安培定则可知,这时真空室空间内将产生顺时针方向的涡旋电场,电子沿着逆时针方向运动,电子将加速,选项A正确,选项B、C错误;由于电子被约束在半径为R的圆周上运动,所以根据T=可知,电子加速后,电子做圆周运动的周期减小,选项D错误. 变式3 AD [解析] 由题图乙可知,0~时间内,电磁铁线圈中的电流(从上向下看)沿逆时针方向且在增大,由安培定则可知,穿过环形真空室的磁场方 ... ...
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