3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动 [定位·学习目标] 1.通过对感生电场、涡流概念的进一步理解,能解决感生电场、涡流的相关问题,培养物理观念核心素养。2.通过对电磁阻尼和电磁驱动概念的进一步理解,能解决电磁阻尼和电磁驱动的相关问题,培养物理观念核心素养。 知识点一 电磁感应现象中的感生电场 探究新知 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:由感生电场产生的感应电动势叫作感生电动势。 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。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。 正误辨析 (1)感生电场的电场线是闭合的。( √ ) (2)只要磁场变化,即使没有电路,在空间也将产生感生电场。( √ ) (3)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。( √ ) 知识点二 涡流 探究新知 1.定义:在变化的磁场中的导体内产生的感应电流,看起来就像水中的漩涡,所以把它叫作涡电流,简称涡流。 2.应用 (1)涡流热效应的应用:真空冶炼炉。 (2)涡流磁效应的应用:探雷器、安检门。 3.防止 电动机、变压器等设备中为防止铁芯中涡流过大而导致能量浪费,损坏电器,应采取如下 措施: (1)增大铁芯材料的电阻率。 (2)用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 正误辨析 根据图示情境,判断下列说法的对错。 (1)金属探测器通过使用恒定电流的长柄线圈来探测地下是否有金属。( × ) (2)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。( × ) (3)涡流不是感应电流,而是一种有别于感应电流的特殊电流。( × ) 知识点三 电磁阻尼 电磁驱动 探究新知 1.电磁阻尼 (1)产生: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的现象。 (2)应用:电学仪表中利用电磁阻尼使指针很快地停下来,便于读数。 2.电磁驱动 (1)产生: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。 (2)应用:交流感应电动机。 正误辨析 (1)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。( √ ) (2)电磁阻尼发生的过程中,存在机械能向内能的转化。( √ ) (3)用导线把微安表的“+”“-”两个接线柱连在一起后晃动电表,表针晃动幅度很小,且会很快停下,这是物理中的电磁阻尼现象。( √ ) 要点一 感生电场 涡流 情境探究 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静电力的作用下定向移动,从而产生感应电流。 探究1: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 【答案】 感应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和安培定则来判定。 探究2:上述情况下,哪种作用扮演了非静电力的角色 【答案】 感生电场对自由电荷的作用。 要点归纳 1.感生电场 (1)感生电场是一种涡旋电场,电场线是闭合的。 (2)感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示,当磁场增强时,产生的感生电场方向是与磁场方向垂直且阻碍磁场增强的方向。 (3)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。 (4)感生电场与静电场的区别。 项目 静电场 感生电场 产生条件 由电荷激发 由变化的 磁场激发 电场线特点 静电场的电场线总是始于正电荷或无限远,终止于无限远或负电荷,不闭合、不相交、不相切 感生电场的电场线是闭合曲线,没有终点和起点 电场对 电荷做功 单位正电荷在静电场中沿闭合路径运动一周时,静电力所做的功为零 单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周时,静电力所做的功不为零 电场方向的 判断方法 静电 ... ...
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