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2.3涡流、电磁阻尼和电磁驱动人教版(2019)物理(选择性必修第二册)第二章电磁感应

目录素养目标01课程导入02新课讲解03总结归纳04课堂练习05正确教育

素养目标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

思考:为什么水会沸腾起来呢?思考:镊子为什么会变红?

新课讲解

詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(JamesClerkMaxwell),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。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形成电流形成静电电荷激发静电场电场力自由电荷认为变化的磁场感生电场电场力自由电荷激发

感生电场定义:麦克斯韦认为,磁场变化时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场不同,它不是由电荷产生的,我们把它叫作感生电场。感生电场特点①变化的磁场周围产生电场,与闭合电路是否存在无关。②感生电场是电场的一种形式,是客观存在的一种物质。③感生电场是涡旋场,电场线闭合,静电场电场线不闭合。④感生电场可以对带电粒子做功,使其加速或偏转。

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如何判断感生电场的方向呢?BE提示

如图所示,当磁感应强度B增强时,↑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?BBE↓

静电场和感生电场的区别有什么?由静止的电荷产生由变化的磁场在周围空间激发由正电荷发出,到负电荷终止,电场线不闭合感应电场是一种涡旋电场,电场线是闭合的正电荷受力的方向楞次定律+右手螺旋定则

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.试着求试探电荷+q沿圆周AB从A点移动到B点时电场力所做的功ABW=F|AB|-F|BA|=0E静电场BE感生电场W=F|AB|+F|BA|BA

功能:现代科学研究中常要用到高速电子,电子感应加速器就是利用感生电场使电子加速的设备。电子感应加速器(2)结构:如图甲所示,上、下为电磁体的两个磁极,磁极之间有一个环形真空室,电子在真空室中做圆周运动。电磁体线圈中电流的大小、方向可以变化,产生的感生电场使电子加速。

当电磁铁线圈电流的方向与如图所示方向一致时,电流的大小应该怎样变化才能使电子加速?真空室ii电子枪真空室Bi感F洛F洛F洛F洛vvvvFFFFE感E感E感E感v0=0真空室Bi感E感E感E感E感ii柱形电磁铁:产生变化的磁场;环形真空管道:是电子运行的轨道

电子枪真空室Bi感F洛F洛F洛F洛vvvvFFFFE感E感E感E感v0=0真空室Bi感E感E感E感E感工作过程:磁场发生变化时,就会沿管道方向产生感生电场。射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速。根据楞次定律,为产生顺时针方向的感生电场,磁场应由弱变强。即电磁铁线圈电流应该由小变大。

感生电场的特点:⑤感生电场位于与磁场垂直的平面上;⑦感应电场方向与感应电流的方向相同⑧通过判断感应电流的方向的方法判断感生电场—楞次定律+右手螺旋定则。E感真空室i感BB感增加i增大增大E感B⑥感生电场的电场线是闭合的。

思考与讨论:在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时,它的盘面并不发热,在炉盘上面放置铁锅,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→铁锅中感生电场的产生→铁锅中的电荷受到了感生电场力的作用涡流

现将线圈与高频交流电源连接,几分钟后,让同学摸摸铁板,并说出感受实验装置:一个线圈和一块铁板,铁板位于线圈正下方。如图所示体会涡流的产生

发现:铁板变热了。说明了什么?试着讨论一下。线圈接入反复变化的电流,

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