【物理】涡流、电磁阻尼和电磁驱动教学课件-2023-2024学年高二下人教版(2019)选择性必修第二册.pptx
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1、第三第三节节 涡流、涡流、电磁阻尼和电磁阻尼和电磁驱动电磁驱动第二章第二章 电电磁磁感感应应学习目标1新课讲解3新课导入2经典例题4课堂练习5本课小结6目录学习目标1.了解感生电场,知道感生电动势产生的原因,会判断感生电动势的方向。2.知道涡流是如何产生的,知道涡流对我们有不利和有利两方面的影响,以及如何利用和防止涡流。3.理解电磁阻尼和电磁驱动。新课导入 两种炉具的工作原理一样吗?若不一样的话,两种炉具分别是怎样使锅具发热的呢?思考燃气燃烧锅具热传递没有燃料燃烧产生热量,那么锅具为什么会发热呢?新课导入 在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作的时候,它的炉盘表面并不发热,但在炉盘上面放置铁锅
2、,铁锅会发热,你知道这是为什么吗?电磁感应感生电流电流的热效应新课导入 思考:电磁炉产生变化的磁场,使穿过铁锅(导体)的磁场发生变化,在铁锅(导体回路)中产生了感应电流,从而感应电流的热效应实现了铁锅发热,那么是什么力充当非静电力使得自由电荷发生定向运动呢?电荷的定向移动形成电流铁锅中电流的产生铁锅中的电荷受到了电场力的作用_詹姆斯克拉克麦克斯韦(James Clerk Maxwell),英国著名物理学家、数学家。除了奠定电磁理论、开创经典电动力学之外,他还是统计物理学的奠基人之一。新课讲解因为公式太复杂,人们更多地选择记住了牛顿和爱因斯坦与牛爵爷、爱神平起平坐的麦克斯韦与牛爵爷、爱神平起平坐
3、的麦克斯韦电流电流形成形成静电静电电荷电荷激发激发静电场静电场电场力电场力自由自由电荷电荷认为认为变化的变化的磁场磁场感生感生电场电场电场力电场力自由自由电荷电荷激发激发感生电场:由于磁场的变化而激发的电场感生电动势:由感生电场产生的感应电动势感生电场的方向应该如何判断?思考BE安培定则:右手握住通电螺线管,四指指向电流方向,大拇指所指一端为通电螺线管的N极如图所示,当磁感应强度B增强时,楞次定律:感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化闭合闭合回路回路E由楞次定律可知回路中感应电流产生的磁场方向向下,由安培定则可判断出电流方向为顺时针方向(俯视)。B减弱呢?B静电场和感生电场的区别有
4、什么?由静止的电荷产生由静止的电荷产生由变化的磁场在周围空间由变化的磁场在周围空间激发激发由由正电荷正电荷发出,到发出,到负电负电荷荷终止,电场线终止,电场线不闭合不闭合感应电场是一种涡旋电场,感应电场是一种涡旋电场,电场线是电场线是闭合闭合的的正电荷正电荷受力的方向受力的方向楞次定律右手螺旋定则楞次定律右手螺旋定则小结电场对电荷做功不同拓展对电荷做功不同:电荷在静电场中沿闭合路径移动一周时,电场力所做的功为零,即静电力做功与路径无关;而电荷在感生电场中沿着闭合路径移动一周时,电场力所做的功不为零,即感生电场中的电场力做功与路径有关.求试探电荷+q沿圆周AB从A点移动到B点时电场力所做的功AB
5、W=F|AB|-F|BA|=0E静电场BE感生电场W=F|AB|+F|BA|BA感应电动势的应用应用电子感应加速器电子感应加速器平衡车现将线圈与高频交流电源连接,几分钟后,让同学摸摸铁板,并说出感受实验探究:涡流实验装置:一个线圈和一块铁板,铁板位于线圈正下方。如图所示发现:铁板变热了。实验探究:涡流说明了什么?试着讨论一下。线圈接入反复变化的电流,某段时间内,若电流变大(变小),则磁场变强(变弱),根据麦克斯韦理论,变化的磁场激发出感生电场。看作看作电流在导体的电阻中流动时,就会产生电热这就是涡流的热效应感生电场感生电场导体许多闭合线圈感生电动势涡旋状的感应电流涡流小结导体附近的线圈中的电流
6、随时间变化发生改变发生改变穿过导体的磁通量导体内产生感应电流涡流的热效应(1)导体内产生的感应电流看起来像水中的漩涡,所以把它叫作涡电流,简称涡流。(2)由于导体存在电阻,当电流在导体中流动时,就会产生电热。为什么要在变压器中间插入铁芯?思考应用冶炼炉电磁炉金属探测器高频焊接安检门涡流的防止为什么变压器的铁芯是用薄片叠合而成的?涡流涡流的防止:(的防止:(1)增大增大铁芯材料的铁芯材料的电阻率电阻率,常用的铁芯材料是硅钢,常用的铁芯材料是硅钢,它的电阻率较大。(它的电阻率较大。(2)用)用互相绝缘的硅钢片叠成铁芯互相绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢来代替整块硅钢铁芯铁芯铁芯中的铁芯中的涡流涡
7、流被被限制在狭窄的薄片之内限制在狭窄的薄片之内,回路的,回路的电阻很大电阻很大,涡流涡流大为大为减弱减弱,涡流产生的热量也就减少了。为了,涡流产生的热量也就减少了。为了保护铁芯不被烧坏保护铁芯不被烧坏,减少涡减少涡流带来的电能损耗流带来的电能损耗,所以铁芯用薄片叠合而成。,所以铁芯用薄片叠合而成。将磁铁托到某高度h释放,使磁铁竖直振动,记录磁铁振动的时间t1;磁铁固定一线圈,仍将磁铁托到高度h后释放,记录磁铁振动的时间t2,试着比较t1与t2有何不同?为什么会产生这种现象?实验探究:电磁阻尼实验装置:固定好的弹簧、弹簧下端悬挂一根磁铁,以及线圈。如图所示发现:t2t1实验探究:电磁阻尼说明了什
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