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2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅動
電磁感應中的感生電場
渦流
電磁阻尼
電磁阻尼
01
02
03
04
目錄
CONTENTS
導體棒ab相
當于電源
非靜電力是洛倫茲力
對感應電動勢的思考
產生感應動動手的非靜電力
線圈B相
當于電源
思考：這情況下，哪一種作用扮演了非靜電力的角色？
非靜電力是什么力？
電磁感應中的感生電場
PART 1
磁場
變化
激發
感生
電場
力
導體中
自由電荷
形成
感應
電流
靜止電荷
激發
靜電場
感生電動勢
（非靜電力）
產生
導體
閉合
麥克斯韋的解釋
一、電磁感應中的感生電場
1.感生電場：變化的磁場在空間激發的電場
2.感生電動勢：有感生電場產生的電
動勢叫感生電動勢。
3.感生電動勢的非靜電力是
感生電場對電荷的作用力。
4.感生電場的特點：
（1）感生電場位于與磁場垂直的平面上；
（3）感應電場方向與感應電流的方向相同
（4）通過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。
E感
真空室
i感
B
B感
增加
i
增大
增大
E感
B
（2）感生電場的電場線是閉合的。
如圖所示，當磁感應強度B增強時，
↑
E
由楞次定律可知回路中感應電流產生的磁場方向向下，由安培定則可判斷出電流方向為順時針方向（俯視）。B減弱呢？
B
B
E
↓
5、感生電場應用實例---電子感應加速器
電子感應加速器:應用感生電場來加速電子的一種設備。
柱形電磁鐵：產生變化的磁場；
環形真空管道：是電子運行的軌道
工作過程：
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。
真空室
i
i
電子感應加速器
感生電場的理解
渦流
PART 2
思考與討論：
在電磁爐的爐盤下有一個線圈。電磁爐工作時，它的盤面并不發熱，在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會發熱。你知道這是為什么嗎？
1.渦流形成的原因：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。
渦流是整塊導體發生的電磁感
應現象，同樣遵循法拉第電磁感應定律。磁場變化越快（越大）、導體的橫截面積S越大、導體材料的電阻率越小，則形成的渦流就越大。
二、渦流
冶煉金屬的高頻感應電爐就是利用高頻交流電，通過線圈使裝入冶煉爐內的金屬中產生很強的渦流，從而產生大量的熱使金屬熔化。
渦流冶煉的優點：
加熱快、能耗少、易控溫、無雜質
2.渦流的應用
冶煉爐
電磁爐
金屬探測器
高頻焊接
安檢門
渦流的應用
3.渦流的防止
（1）增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼，它的電阻率較大。
（2）用互相絕緣的硅鋼片疊成鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯
鐵芯中的渦流被限制在狹窄的薄片之內，回路的電阻很大，渦流大為減弱，渦流產生的熱量也就減少了。為了保護鐵芯不被燒壞，減少渦流帶來的電能損耗，所以鐵芯用薄片疊合而成。
增大鐵芯的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼。用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯。
例1.(多選題)(2024浙江紹興會稽聯盟期末聯考)當線圈中的電流隨時間變化時,由于電磁感應,附近的另一個線圈中會產生感應電流。實際上,這個線圈附近的任何導體中都會產生感應電流,看起來就像水中的漩渦,所以把它叫作渦電流,簡稱渦流。下列關于渦流的應用說法正確的是(　　)
圖1
圖2
圖3
A.圖1中爐外有線圈,線圈中通以高頻交變電流,利用渦流產生的熱量使金屬熔化
B.圖2中為了減小渦流,利用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯
C.圖3中,當探雷器遇見金屬時,金屬中渦流產生的磁場反過來影響線圈中電流,使儀器報警
D.圖4中,兩個磁性很強的小圓柱形永磁體同時從鋁管上端管口落入,無論鋁管有無裂縫,它
們都同時到達鋁管下端管口
ABC
例2.（單選）(2023四川內江第六中學月考)如圖所示是一種焊接方法的原理示意圖。將圓形待焊接金屬工件放在線圈中,然后在線圈中通以某種電流,待焊接工件中會產生感應電流,感應電流在焊縫處產生大量的熱量將焊縫兩邊的金屬熔化,待焊接工件就焊接在一起了。我國生產的自行車車輪圈就是用這種方法焊接的。下列說法中正確的是(　　)
A.這種焊接方法的原理是電流的磁效應
B.線圈中通入的交流電頻率越高,焊縫處溫度升高得越快
C.線圈中的電流是很強的恒定電流
D.待焊接工件中的感應電流方向與線圈中的電流方向總是相反的
B
電磁阻尼
PART 3
思考與討論
1.單匝線圈落入磁場，安培力對線圈的運動有什么影響？
× × × × ×B
× × × × ×
× × × × ×
v
感應電流方向：
安培力方向：
2.磁電式電流表線圈骨架的作用
鋁框中感應電流方向：逆時針
線圈中電流方向：順時針
逆時針
向上，阻礙線圈下落
線圈中安培力方向：如圖所示
F
F
鋁框中安培力方向：與線圈中安培力相反
1. 概念：當閉合電路的一部分導體在磁場中切割磁感線運動時，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運動的現象。
三、電磁阻尼
2. 應用：磁電式儀表中利用電磁阻尼使指針迅速停止到某位置，便于讀數。
磁電式儀表
導體在磁場中運動
做一做：取一只微安表，用手晃動表殼，觀察表針相對表盤擺動的情況。用導線把微安表的兩個接線柱連在一起如圖所示，再次晃動表殼，表針相對表盤的擺動情況與剛才有什么不同？
參考答案：接線柱連接前，晃動表殼，表針相對表盤擺動劇烈，并且不容易停止擺動，接線柱連接后，再次晃動表殼，表針相對表盤擺動輕微，并且容易停止擺動。
連接兩個接線柱的導線
例3.（單選）(2024廣東清遠期末)電磁阻尼現象演示裝置如圖所示,鋼鋸條上端固定在支架上,下端固定有強磁鐵,將磁鐵推開一個角度釋放,它會在豎直面內擺動較長時間;若在其正下方固定一鋼塊(不與磁鐵接觸),則擺動很快停止。下列說法正確的是(　　)
A.如果將磁鐵的磁極調換,重復實驗將不能觀察到電磁阻尼現象
B.用銅塊替代鋼塊,重復實驗將不能觀察到電磁阻尼現象
C.在固定鋼塊的情況下,磁鐵下擺和上擺過程中磁鐵和鋼鋸條組成的系統機械能均減少
D.在固定鋼塊的情況下,磁鐵在擺動過程中與鋼塊沒有相互作用力
C
例4.（單選）(2024四川成都第七中學期中)2021年7月25日,臺風
“煙花”登陸上海后,上海中心大廈上的阻尼器開始出現擺動,給大
樓進行減振。如圖所示,該阻尼器首次采用了渦電流技術,帶有永磁
鐵的質量塊附著在阻尼器的底部。質量塊在擺動中通過導體板上方
時,導體板內產生渦電流。關于阻尼器,下列說法正確的是(　　)
A.阻尼器擺動時產生的渦電流源于電磁感應現象
B.阻尼器擺動時產生的渦電流源于外部電源供電
C.阻尼器將電能轉化為機械能
D.質量塊通過導體板上方時,導體板的渦電
流大小與質量塊的速率無關
A
電磁驅動
PART 4
如圖所示，一個鋁框放在蹄形磁體的兩個磁極間，可以繞支點自由轉動。轉動磁體，觀察鋁框的運動。怎樣解釋鋁框的運動？
說明了什么？
為阻礙磁場的變化，鋁框隨磁體轉動
磁體
變化磁場
鋁框
感應電流
轉動
產生
解釋：當磁場相對于導體轉動時，在導體中會產生感應電流，感應電流使
導體受到安培力的作用而運動起來的現象。線圈轉動與磁鐵同向，
但轉速小于磁鐵，即同向異步。
1.概念:磁場相對導體運動時,導體中產生感應電流,感應電流受到安培力的作用使導體運動起來,這種現象稱為電磁驅動。
2.應用:感應電動機。
四、電磁驅動
v
F
v
F
導體在磁場中運動
磁鐵相對導體運動
阻尼
驅動
情景 對導體的作用 表現 原因 能量觀
導體在磁場中運動
磁鐵相對導體運動
阻尼
驅動
阻礙相對運動
阻礙磁通量變化
電磁阻尼和電磁驅動
導體的機械能轉化為電能
磁體的機械能轉化為導體的機械能
3.電磁阻尼與電磁驅動的區別和聯系：
相同點：兩者都是電磁感應現象，都遵循楞次定律，都是安培力阻礙引起感應電
流的導體與磁場間的相對運動
例5.(多選)如圖所示，蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉動。從上向下看，當磁鐵逆時針轉動時，則(　　)
BC
A.線圈將逆時針轉動，轉速與磁鐵相同
B.線圈將逆時針轉動，轉速比磁鐵小
C.線圈轉動時將產生大小、方向周期性變化的電流
D.線圈轉動時感應電流的方向始終是abcda
例6.（單選）(2024四川內江第三中學月考)如圖甲所示為探究電磁
驅動的實驗裝置。某個鋁框置于U形磁鐵的兩個磁極間,鋁框可以繞
支點自由轉動。開始時,鋁框和磁鐵均靜止,轉動磁鐵,會發現鋁框也
會跟著發生轉動。下列說法正確的是(　　)
甲
A.鋁框是因為受到安培力而轉動的
B.鋁框轉動的速度大小和方向與磁鐵轉動的速度相同
C.磁鐵從圖乙位置開始轉動時,鋁框截面abcd中的感
應電流的方向為a→d→c→b→a
D.當磁鐵停止轉動后,如果忽略空氣阻力和摩擦阻力,
鋁框將保持勻速轉動
乙
A
例7.（單選）(2023四川德陽廣漢中學月考)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定磁場;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(　　)
A
B
C
D
A
例7（單選）(2023四川內江第六中學期中)著名物理學家弗曼曾設計過一個實驗,如圖所示,在一塊絕緣圓盤上中部安一個線圈,并接有電源,圓盤的四周固定有許多帶負電的小球,將整個裝置支撐起來。忽略各處的摩擦,當電源接通的瞬間,整個圓盤將(從上往下看)(　　)
A.順時針轉動
B.靜止不動
C.電路穩定情況下,斷開電源瞬間圓盤的轉動方向與
開關接通瞬間圓盤轉動方向相反
D.不管圓盤上小球的電性如何,接通電源瞬間,圓盤轉動方向都是一樣的
C
謝
謝
聆
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