第07讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动（解析版）-【帮课堂】2021-2022学年高二物理同步精品讲义（人教版2019选择性必修第二册）

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第07 讲 涡流、电磁阻尼和电磁驱动
课程标准 课标解读
1.通过实验，了解涡流现象。
2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应
用。
3.了解电磁炉的结构和原理。
1.了解感生电场的概念，了解电子感应加速器的工作
原理。
2.理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的
应用。
3.理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，了解其在生产和
生活中的应用。
知识点 01 电磁感应现象中的感生电场
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
由感生电场产生的电动势叫感生电动势．
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，当电磁铁线圈中电流的大小、方向发生变化时，产生
的感生电场使电子加速．
【知识拓展 1】
1．变化的磁场周围产生感生电场，与闭合电路是否存在无关．如果在变化的磁场中放一个闭合电路，自
由电荷在感生电场的作用下发生定向移动．
2．感生电场可用电场线形象描述．感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的，而静电场的电场线不闭
合．
3．感生电场的方向根据楞次定律用右手螺旋定则判断，感生电动势的大小由法拉第电磁感应定律
E
＝
n
计
算．
【即学即练 1】高速铁路列车通常使用磁力刹车系统。磁力刹车工作原理可简述如下：将磁铁的
N
极靠近
一块正在以逆时针方向旋转的圆形铝盘，使磁感线垂直铝盘向内，铝盘随即减速，如图所示。图中磁铁左
方铝盘的甲区域（虚线区域）朝磁铁方向运动，磁铁右方铝盘的乙区域（虚线区域）朝离开磁铁方向运
动。下列有关铝盘刹车的说法正确的是（　　）
A．铝盘甲区域的感应电流产生垂直铝盘向里的磁场
B．铝盘乙区域的感应电流产生垂直铝盘向外的磁场
C．磁铁与甲、乙两区域的感应电流之间的作用力，都会使铝盘减速
D．若将实心铝盘换成布满小空洞的铝盘，则磁铁对空洞铝盘的作用力变大
【答案】C
【解析】A．铝盘甲区域中的磁通量增大，由楞次定律可知，甲区域感应电流方向为逆时针方向，则此感
应电流的磁场方向垂直纸面向外，故 A 错误；B．铝盘乙区域中的磁通量减小，由楞次定律可知，乙区域感
应电流方向为顺时针方向，则此感应电流的磁场方向垂直纸面向里，故 B 错误；C．由“来拒去留”可知，
磁铁与感应电流之间有相互阻碍的作用力，则会使铝盘减速，故 C 正确；D．若将实心铝盘换成布满小空洞
的铝盘，这样会导致涡流产生的磁场减弱，则磁铁对空洞铝盘所产生的减速效果明显低于实心铝盘，故 D
错误。故选 C。
知识点 02 涡流
1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感
应电流，就像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流．
2．涡流大小的决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积
S
越大，导体材料的电阻率越小，形成的
涡流就越大．
【知识拓展 2】
1．产生涡流的两种情况
(1)块状金属放在变化的磁场中．
(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．
2．产生涡流时的能量转化
(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能．
(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转
化为内能．
3．涡流的应用与防止
(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等．
(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅
钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯．
【即学即练 2】如图所示为高频电磁炉的工作示意图。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏
蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法正确的是（ 
 ）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B．电磁炉是利用变化的磁场在含铁质锅底部产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
【答案】B
【解析】电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质锅的底部
产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物。故选 B。
知识点 03 电磁阻尼与电磁驱动
1.当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象
称为电磁阻尼．
2.若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，这种作用常常称为电磁驱动．
3.电磁驱动的原理分析
例如，线圈处于如图所示的初始位置时，穿过线圈的磁通量为零，蹄形磁体一转动，穿过线圈的磁通量就
增加了，根据楞次定律，此时线圈中就有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，感应电流使线圈受到安培
力，因而线圈会跟着同向转动起来。
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