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2.3 渦流 電磁阻尼和電磁驅動
人教版（2019） 高二物理 選擇性必修第二冊
新課導入
電磁感應現象中的感生電場
渦流
電磁阻尼
電磁驅動
課堂小結
01
02
03
04
05
06
新課導入
思考：燈泡能隔空點亮嗎？
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隔空點燈實驗
一、電磁感應現象中的感生電場
感生電場：麥克斯韋認為，磁場變化時會在空間激發一種電場。這種電場與靜電場不同，它不是由電荷產生的，我們把它叫作感生電場。
感應電動勢：如果此刻空間存在閉合導體，導體中的自由電荷就會在感生電場的作用下做定向運動，產生感應電流，也就是說導體中產生了感應電動勢。
如圖，空間存在向上的磁場，磁場逐漸變強，空間存在自由移動的電荷是正電荷，結合感應電流的方向，想一想感生電場的方向往哪？自由電荷運動方向？
結論：感生電場方向與感應電流的方向相同，我們用判斷感應電流的方向的方法判斷感生電場——楞次定律+右手螺旋定則。
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靜電場
感生電場
產生
由靜止的電荷產生
由變化的磁場在周圍空間激發
電場線特點
由正電荷發出，到負電荷終止，電場線不閉合。
感生電場是一種渦旋電場，
電場線是閉合的。
電場方向判斷
正電荷受力的方向
楞次定律+右手螺旋定則
靜電場和感生電場的區別
應用實例：電子感應加速器
電子感應加速器加速原理：
磁場發生變化時，就會沿管道方向產生感生電場。射入其中的電子就受到感生電場的持續作用而不斷加速。
1、穿過真空室內磁場的方向？
2、由圖知電子沿什么方向運動？
3、要使電子沿此方向加速， 感生電場的方向如何？
4、由感生電場引起的磁場方向如何？
原磁場在增強，即電流在增大。
5、電磁鐵線圈中的電流應如何變化？
豎直向上
逆時針
順時針
向下
你知道電磁爐隔空點亮燈泡的原理了嗎？
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1. 定義：線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應，靠近它的導體內會產生漩渦狀電流，叫做渦電流，簡稱渦流。
若金屬電阻率很小，則渦流往往很強，產生的熱量很多。
2. 特點：
二、渦流
渦流的熱效應
電磁爐
真空冶煉
高頻焊接
3、渦流的應用
渦流的磁效應
3、渦流的應用
4、渦流的危害與防止
危害：線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產生的渦流使鐵芯發熱，浪費了能量，還可能損壞電器。
防止（減少渦流的途徑，以變壓器為例）：
①增大鐵芯材料的電阻率，常用的材料是硅鋼。
②用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
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如圖所示，一個單匝線圈落入磁場中，分析它在圖示位置時感應電流的方向和所受安培力的方向。安培力對線圈的運動有什么影響？
【思考與討論】
安培力 ?阻礙 ? ? 線圈的運動
三、電磁阻尼
1.電磁阻尼
當導體在磁場中運動時，感應電流會使導體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導體的運動——電磁阻尼。
2.電磁阻尼的應用
問題：磁式電流表為什么用鋁框做線圈骨架？
（1）假定儀表工作時指針向右轉動，鋁框中感應電流沿什么方向？
由右手定則可知，右側產生的電流向里，左側產生的電流向外，故從上向下看產生的感應電流為逆時針方向。
2.電磁阻尼的應用
問題：磁式電流表為什么用鋁框做線圈骨架？
（2）鋁框由于轉動產生感應電流，鋁框會受安培力，安培力是沿什么方向的？
有左手定則知，此時鋁框中受到的安培力與運動方向相反，
（3）安培力對鋁框的轉動產生什么影響？
起到了阻尼作用
（4）使用鋁框做線圈骨架有什么好處？
常用鋁框做骨架，當線圈在磁場轉動時，導致鋁框的磁通量變化，從而產生感應電流，出現安培力阻礙其運動，使其很快停止擺動。
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四、電磁驅動
1.電磁驅動：磁場相對于導體轉動，在導體中產生感應電流，感應電流使導體受到安培力，安培力使導體跟著磁場轉動，這種現象稱為電磁驅動。
磁懸浮列車也是利用電磁驅動的原理工作的。
(1)聯系：
電磁阻尼和電磁驅動，都是由于導體相對于磁場運動引起磁通量的變化，產生感應電流，安培力的方向與導體的相對運動方向相反，阻礙導體的相對運動。
(2)區別：
電磁阻尼是導體運動（或者速度較大）時，安培力的方向與導體的運動方向相反，阻礙導體的運動。電磁驅動是磁場運動，導體靜止（或者速度較小）時，安培力對導體提供動力，使導體隨磁場運動。
2.電磁阻尼與電磁驅動的聯系和區別
練習．掃描隧道顯微鏡(STM)可用來探測樣品表面原子尺度上的形貌．為了有效隔離外界振動對STM的擾動，在圓底盤周邊沿其徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并施加磁場來快速衰減其微小振動，如圖所示．無擾動時，按下列四種方案對紫銅薄板施加恒磁場；出現擾動后，對于紫銅薄板上下及左右振動的衰減最有效的方案是(　　)
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安檢儀、探雷
渦流的危害與防止
變壓器鐵芯發熱
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