人教版(新教材)高中物理選擇性必修第二冊(cè)PAGEPAGE22.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)〖教材分析〗感生電動(dòng)勢(shì)和前面的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相對(duì)應(yīng)。渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在生產(chǎn)、生活及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面有許多應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)渦流及其成因，渦流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)等。電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)例分析后得出概念即可。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念：通過(guò)感生電場(chǎng)及感生電動(dòng)勢(shì)的提出，體會(huì)物理概念的產(chǎn)生過(guò)程。科學(xué)思維：通過(guò)渦流的實(shí)例分析，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。科學(xué)探究：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)探究，知道什么是電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，并能分析二者的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，以及實(shí)質(zhì)。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。〖教學(xué)重點(diǎn)〗1.渦流的概念及其應(yīng)用和實(shí)例分析。2.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。〖教學(xué)難點(diǎn)〗電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。〖教學(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、電磁驅(qū)動(dòng)演示儀、示教電表、示教電動(dòng)機(jī)等。〖教學(xué)過(guò)程〗一、新課引入在電磁爐的爐盤下有一個(gè)線圈。電磁爐工作時(shí)，它的盤面并不發(fā)熱，在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會(huì)發(fā)熱。你知道這是為什么嗎?二、新課教學(xué)（一）電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)1.感生電動(dòng)勢(shì)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋經(jīng)過(guò)研究后提出：變化的磁場(chǎng)能夠在它的周圍產(chǎn)生一種電場(chǎng)線是閉合曲線的電場(chǎng)，叫作感生電場(chǎng)。這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由電荷產(chǎn)生的。將閉合導(dǎo)體放入變化的磁場(chǎng)中后，變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷受到感生電場(chǎng)的作用力發(fā)生定向移動(dòng)，從而形成感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為感生電動(dòng)勢(shì)。感生電動(dòng)勢(shì)的成因：感生電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)電荷做功。在圖中產(chǎn)生的感生電場(chǎng)就會(huì)使這個(gè)電子加速，剛才說(shuō)的這個(gè)裝置，就叫做電子感應(yīng)加速器。2.電子感應(yīng)加速器①電子感應(yīng)加速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，上、下為電磁體的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速，最終獲得很大的速度和能量。②電子感應(yīng)加速器的原理如圖磁場(chǎng)方向由下向上，如果從上向下看，電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。電子帶負(fù)電，它在電場(chǎng)中受力的方向與電場(chǎng)方向相反。所以為使電子加速，產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針?lè)较颉８鶕?jù)楞次定律，為使真空室中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)該由弱變強(qiáng)。也就是說(shuō)，為使電子加速，電磁體線圈中的電流應(yīng)該由小變大。（二）渦流實(shí)驗(yàn)：把絕緣導(dǎo)線纏繞在塊狀的鐵芯上。導(dǎo)線中通有交流電。過(guò)一會(huì)用手摸一下鐵芯會(huì)感到什么？分析：當(dāng)導(dǎo)線中通有交流電時(shí)，鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，由于鐵心可以導(dǎo)電，因此它從內(nèi)向外可以看作是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的方形回路。那么在這些回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，放出熱量。過(guò)一會(huì)用手摸一下鐵芯會(huì)感到鐵芯明顯發(fā)熱。渦流的概念：把塊狀金屬置于變化的磁場(chǎng)中時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電流在金屬塊內(nèi)形成一個(gè)個(gè)閉合回路，很像水的漩渦，因此它們叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。1.渦流的作用——真空冶煉爐知道了渦流產(chǎn)生的原因，再來(lái)說(shuō)說(shuō)它有什么用。當(dāng)金屬塊的電阻比較小時(shí)，形成的渦流的電流強(qiáng)度就會(huì)很大，進(jìn)而產(chǎn)生大量的焦耳熱。工業(yè)上的感應(yīng)冶煉爐，就是利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)熔煉金屬。如圖，冶煉爐外繞有線圈，冶煉爐內(nèi)裝有待冶煉的金屬。將大功率的高頻交流電源與線圈連接后，高頻交流電在線圈兒內(nèi)激發(fā)出很強(qiáng)的磁場(chǎng)，這時(shí)爐內(nèi)被冶煉的金屬中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，并釋放出大量的焦耳熱，從而將待冶煉的金屬融化。真空冶煉爐的優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，能量損失小，溫度容易控制，能避免雜質(zhì)混入等。2.實(shí)例分析——電磁爐要是覺(jué)得剛才的例子都不常見(jiàn)，下面來(lái)看一個(gè)常見(jiàn)的東西——電磁爐。它的原理圖是這樣的，把電磁爐接入頻率較低的交流電，電流經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路整流變?yōu)楦哳l交流電，高頻交流電通入線圈后，線圈周圍就產(chǎn)生了很強(qiáng)的磁場(chǎng)，當(dāng)電磁爐上放有專用的鍋具時(shí)，變化的磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)磁體制成的鍋底中產(chǎn)生無(wú)數(shù)的渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，進(jìn)而達(dá)到加熱鍋內(nèi)食物的目的。這個(gè)鍋是有金屬導(dǎo)體制成的才得，所以你知道半邊鍋煮雞蛋的原理了嗎。3.渦流的熱效應(yīng)的防止雖然渦流可以有很多用途但有時(shí)候它也會(huì)造成麻煩。比如當(dāng)變壓器工作時(shí)，它的鐵心中會(huì)產(chǎn)生很大的渦流，使鐵心放熱，從而浪費(fèi)大量的電能，甚至還可能燒壞儀器。常見(jiàn)的儀器中電動(dòng)機(jī)也存在相同的問(wèn)題。方法：一是增大鐵芯材料的電阻率，比如用硅鋼來(lái)制作鐵芯，由于硅鋼的電阻率比普通鋼的電阻率大得多，使得鐵心的電阻也增大了很多，這樣渦流的熱損耗就大大降低。另一個(gè)方法是相互絕緣的硅鋼屁大了很多，這樣蝸牛的熱損耗就大大降低啦。另一個(gè)方法是相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊的硅鋼鐵芯。這樣也可以增大回路電阻，削弱渦流的發(fā)熱。4.渦流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用應(yīng)用：機(jī)場(chǎng)安檢用的安檢，軍事上用的探雷器，還有尋找地下礦產(chǎn)的探測(cè)等。原理：把金屬探測(cè)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化一下是這樣。它工作時(shí)讓變化的電流通過(guò)線圈，產(chǎn)生不斷變化的磁場(chǎng)。如果探測(cè)器靠近金屬，就能在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這渦流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)來(lái)影響探測(cè)器的磁場(chǎng)，讓探測(cè)器發(fā)出報(bào)警聲。（三）電磁阻尼思考與討論一個(gè)單匝線圈落入磁場(chǎng)中，分析它在圖示位置時(shí)感應(yīng)電流的方向和所受安培力的方向。安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響?磁電式儀表的線圈常常用鋁框骨架、把線圈繞在鋁框上，指針也固定在鋁框上。假定儀表工作時(shí)指針向右轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框中的感應(yīng)電流沿什么方向?由于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其中有感應(yīng)電流，鋁框要受到安培力。安培力是沿什么方向的?安培力對(duì)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生什么影響?分析：根據(jù)楞次定律的右手定則，可知線框的感應(yīng)電流方向如圖所示，再根據(jù)左手定則可知安培力方向如圖所示，正好與運(yùn)動(dòng)的方向相反，起到阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)的作用。鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)分析：磁感線從右向左，當(dāng)鋁框在向右轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針，即左邊電流出來(lái)，右邊進(jìn)去。切割磁感線的只有兩邊的這兩根，根據(jù)左手定則安培力方向如圖所示，阻礙鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)。像剛才這兩個(gè)個(gè)例子中，由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。應(yīng)用：磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺。實(shí)例分析1：電磁阻尼能使震動(dòng)和擺動(dòng)迅速停止的特點(diǎn)，應(yīng)用在了很多電學(xué)儀器中，如電壓表和電流表使用時(shí)要求指針的外頭很快停下來(lái)，以便準(zhǔn)確讀數(shù)。在制作電流表時(shí)，把電路板的線圈繞在鋁框上，當(dāng)被測(cè)電流通過(guò)線圈時(shí)，線圈帶動(dòng)指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框中產(chǎn)生渦流進(jìn)而出現(xiàn)電磁阻尼的現(xiàn)象，使指針能很快的靜止下來(lái)。實(shí)例分析2：靈敏電流計(jì)的指針太過(guò)靈活，很容易在運(yùn)輸時(shí)由于擺動(dòng)而折斷。為了避免這種情況，在運(yùn)輸時(shí)常常用導(dǎo)線把正負(fù)兩個(gè)接線柱連在一起，使表內(nèi)的線圈和接線柱構(gòu)成一個(gè)閉合回路，這樣如果它的指針擺動(dòng)，就會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，接著出現(xiàn)電磁阻尼的現(xiàn)象，使指針很快的停止運(yùn)動(dòng)就不容易折斷。（四）電磁驅(qū)動(dòng)當(dāng)磁場(chǎng)靜止，金屬塊或線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力，使金屬塊或線圈兒很快停止運(yùn)動(dòng)。反過(guò)來(lái)，如果線圈不動(dòng)，讓磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，那么線圈兒也會(huì)受到安培力。咱們來(lái)看一個(gè)利用電磁驅(qū)動(dòng)的演示模型。演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，一個(gè)鋁框放在蹄形磁體的兩個(gè)磁極間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)磁體，觀察鋁框的運(yùn)動(dòng)。怎樣解釋鋁框的運(yùn)動(dòng)?分析：當(dāng)搖動(dòng)把手，旋轉(zhuǎn)U型磁鐵時(shí)穿過(guò)鋁框的磁通量發(fā)生變化，鋁框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鋁框受到安培力的作用，最終驅(qū)動(dòng)鋁框隨磁場(chǎng)一起運(yùn)動(dòng)。根據(jù)楞次定律，此時(shí)安培力的方向跟磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向是相同的，因此線圈會(huì)追磁鐵運(yùn)動(dòng)。物理上把這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。即如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)。應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)如圖，把三相交流電通入三個(gè)互成120度的線框，這樣在空間中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)類似磁鐵轉(zhuǎn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從而帶動(dòng)中間的線圈兒轉(zhuǎn)動(dòng)。就這樣，電動(dòng)機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。小結(jié)：電磁阻尼與電磁驅(qū)動(dòng)的區(qū)別和聯(lián)系電磁阻尼電磁驅(qū)動(dòng)原因?qū)w在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)安培力的作用總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)聯(lián)系安培力的作用都是阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)課堂練習(xí)例1：如圖所示，使一個(gè)銅盤繞其豎直的軸OO'轉(zhuǎn)動(dòng)，且假設(shè)摩擦等阻力不計(jì)，轉(zhuǎn)動(dòng)是勻速的。現(xiàn)把一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤，則()A．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢B．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變快C．銅盤仍以原來(lái)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)D．銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度是否變化，要根據(jù)磁鐵的上、下兩端的極性來(lái)決定〖解析〗當(dāng)一個(gè)蹄形磁鐵移近銅盤時(shí)，銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知感應(yīng)電流所受的安培力阻礙其相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)將變慢。本題也可以從能量守恒的角度去分析，因?yàn)殂~盤轉(zhuǎn)動(dòng)切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電流，銅盤的機(jī)械能不斷轉(zhuǎn)化成電能，銅盤轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)逐漸變慢。選項(xiàng)A正確。例2：彈簧上端固定，下端懸掛一個(gè)磁鐵。將磁鐵托起到某一高度后放開(kāi)，磁鐵能上下振動(dòng)較長(zhǎng)時(shí)間才停下來(lái)。如果在磁鐵下端放一個(gè)固定的閉合線圈，使磁極上下振動(dòng)時(shí)穿過(guò)它，磁鐵就會(huì)很快地停下來(lái)。分析這個(gè)現(xiàn)象的產(chǎn)生原因，并說(shuō)明此現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化的情況。〖解析〗當(dāng)磁鐵穿過(guò)固定的閉合線圈時(shí)，在閉合線圈中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場(chǎng)會(huì)阻礙磁鐵和線圈靠近或離開(kāi)，也就是磁鐵振動(dòng)時(shí)除了空氣阻力外，還有線圈的磁場(chǎng)力作為阻力，安培阻力相對(duì)較大，因而磁鐵會(huì)很快停下來(lái)。線圈中有電阻，有電流時(shí)就會(huì)產(chǎn)生熱量。使系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。〖板書設(shè)計(jì)〗2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)1.感生電場(chǎng)：2.渦流：①渦流的熱效應(yīng)及其應(yīng)用：真空冶煉爐②渦流的熱效應(yīng)的防止：增大鐵芯材料的電阻率，用互相絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯來(lái)代替整塊硅鋼鐵芯。③渦流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用：探測(cè)器3.電磁阻尼：4.電磁驅(qū)動(dòng)：聯(lián)系：安培力的作用都是阻礙它們間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。〖教學(xué)反思〗2.3渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)〖教材分析〗感生電動(dòng)勢(shì)和前面的動(dòng)生電動(dòng)勢(shì)相對(duì)應(yīng)。渦流是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，在生產(chǎn)、生活及實(shí)驗(yàn)教學(xué)等方面有許多應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容主要學(xué)習(xí)渦流及其成因，渦流的熱效應(yīng)、磁效應(yīng)等。電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)進(jìn)行實(shí)例分析后得出概念即可。〖教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)〗物理觀念：通過(guò)感生電場(chǎng)及感生電動(dòng)勢(shì)的提出，體會(huì)物理概念的產(chǎn)生過(guò)程。科學(xué)思維：通過(guò)渦流的實(shí)例分析，體會(huì)物理模型在探索自然規(guī)律中的作用。科學(xué)探究：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)探究，知道什么是電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)現(xiàn)象，并能分析二者的不同點(diǎn)和相同點(diǎn)，以及實(shí)質(zhì)。科學(xué)態(tài)度與責(zé)任：通過(guò)渦流、電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)在生產(chǎn)、生活中的應(yīng)用，體會(huì)科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的推動(dòng)作用。〖教學(xué)重點(diǎn)〗1.渦流的概念及其應(yīng)用和實(shí)例分析。2.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。〖教學(xué)難點(diǎn)〗電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的實(shí)例分析。〖教學(xué)準(zhǔn)備〗多媒體課件、電磁驅(qū)動(dòng)演示儀、示教電表、示教電動(dòng)機(jī)等。〖教學(xué)過(guò)程〗一、新課引入在電磁爐的爐盤下有一個(gè)線圈。電磁爐工作時(shí)，它的盤面并不發(fā)熱，在爐盤上面放置鐵鍋，鐵鍋會(huì)發(fā)熱。你知道這是為什么嗎?二、新課教學(xué)（一）電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的感生電場(chǎng)1.感生電動(dòng)勢(shì)英國(guó)物理學(xué)家麥克斯韋經(jīng)過(guò)研究后提出：變化的磁場(chǎng)能夠在它的周圍產(chǎn)生一種電場(chǎng)線是閉合曲線的電場(chǎng)，叫作感生電場(chǎng)。這種電場(chǎng)與靜電場(chǎng)不同，它不是由電荷產(chǎn)生的。將閉合導(dǎo)體放入變化的磁場(chǎng)中后，變化的磁場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生感生電場(chǎng)，導(dǎo)體中的自由電荷受到感生電場(chǎng)的作用力發(fā)生定向移動(dòng)，從而形成感應(yīng)電流和感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，稱為感生電動(dòng)勢(shì)。感生電動(dòng)勢(shì)的成因：感生電場(chǎng)的電場(chǎng)力對(duì)電荷做功。在圖中產(chǎn)生的感生電場(chǎng)就會(huì)使這個(gè)電子加速，剛才說(shuō)的這個(gè)裝置，就叫做電子感應(yīng)加速器。2.電子感應(yīng)加速器①電子感應(yīng)加速器的結(jié)構(gòu)如圖所示，上、下為電磁體的兩個(gè)磁極，磁極之間有一個(gè)環(huán)形真空室，電子在真空室中做圓周運(yùn)動(dòng)。電磁體線圈中電流的大小、方向可以變化，產(chǎn)生的感生電場(chǎng)使電子加速，最終獲得很大的速度和能量。②電子感應(yīng)加速器的原理如圖磁場(chǎng)方向由下向上，如果從上向下看，電子沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。電子帶負(fù)電，它在電場(chǎng)中受力的方向與電場(chǎng)方向相反。所以為使電子加速，產(chǎn)生的電場(chǎng)應(yīng)沿順時(shí)針?lè)较颉８鶕?jù)楞次定律，為使真空室中產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻母猩妶?chǎng)，磁場(chǎng)應(yīng)該由弱變強(qiáng)。也就是說(shuō)，為使電子加速，電磁體線圈中的電流應(yīng)該由小變大。（二）渦流實(shí)驗(yàn)：把絕緣導(dǎo)線纏繞在塊狀的鐵芯上。導(dǎo)線中通有交流電。過(guò)一會(huì)用手摸一下鐵芯會(huì)感到什么？分析：當(dāng)導(dǎo)線中通有交流電時(shí)，鐵芯中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)變化的磁場(chǎng)，由于鐵心可以導(dǎo)電，因此它從內(nèi)向外可以看作是一個(gè)個(gè)獨(dú)立的方形回路。那么在這些回路中就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，放出熱量。過(guò)一會(huì)用手摸一下鐵芯會(huì)感到鐵芯明顯發(fā)熱。渦流的概念：把塊狀金屬置于變化的磁場(chǎng)中時(shí)，金屬塊內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這些電流在金屬塊內(nèi)形成一個(gè)個(gè)閉合回路，很像水的漩渦，因此它們叫做渦電流，簡(jiǎn)稱渦流。1.渦流的作用——真空冶煉爐知道了渦流產(chǎn)生的原因，再來(lái)說(shuō)說(shuō)它有什么用。當(dāng)金屬塊的電阻比較小時(shí)，形成的渦流的電流強(qiáng)度就會(huì)很大，進(jìn)而產(chǎn)生大量的焦耳熱。工業(yè)上的感應(yīng)冶煉爐，就是利用渦流的熱效應(yīng)來(lái)熔煉金屬。如圖，冶煉爐外繞有線圈，冶煉爐內(nèi)裝有待冶煉的金屬。將大功率的高頻交流電源與線圈連接后，高頻交流電在線圈兒內(nèi)激發(fā)出很強(qiáng)的磁場(chǎng)，這時(shí)爐內(nèi)被冶煉的金屬中會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)大的渦流，并釋放出大量的焦耳熱，從而將待冶煉的金屬融化。真空冶煉爐的優(yōu)點(diǎn)：加熱速度快，能量損失小，溫度容易控制，能避免雜質(zhì)混入等。2.實(shí)例分析——電磁爐要是覺(jué)得剛才的例子都不常見(jiàn)，下面來(lái)看一個(gè)常見(jiàn)的東西——電磁爐。它的原理圖是這樣的，把電磁爐接入頻率較低的交流電，電流經(jīng)過(guò)內(nèi)部電路整流變?yōu)楦哳l交流電，高頻交流電通入線圈后，線圈周圍就產(chǎn)生了很強(qiáng)的磁場(chǎng)，當(dāng)電磁爐上放有專用的鍋具時(shí)，變化的磁場(chǎng)會(huì)在導(dǎo)磁體制成的鍋底中產(chǎn)生無(wú)數(shù)的渦流，使鍋體本身高速發(fā)熱，進(jìn)而達(dá)到加熱鍋內(nèi)食物的目的。這個(gè)鍋是有金屬導(dǎo)體制成的才得，所以你知道半邊鍋煮雞蛋的原理了嗎。3.渦流的熱效應(yīng)的防止雖然渦流可以有很多用途但有時(shí)候它也會(huì)造成麻煩。比如當(dāng)變壓器工作時(shí)，它的鐵心中會(huì)產(chǎn)生很大的渦流，使鐵心放熱，從而浪費(fèi)大量的電能，甚至還可能燒壞儀器。常見(jiàn)的儀器中電動(dòng)機(jī)也存在相同的問(wèn)題。方法：一是增大鐵芯材料的電阻率，比如用硅鋼來(lái)制作鐵芯，由于硅鋼的電阻率比普通鋼的電阻率大得多，使得鐵心的電阻也增大了很多，這樣渦流的熱損耗就大大降低。另一個(gè)方法是相互絕緣的硅鋼屁大了很多，這樣蝸牛的熱損耗就大大降低啦。另一個(gè)方法是相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯代替整塊的硅鋼鐵芯。這樣也可以增大回路電阻，削弱渦流的發(fā)熱。4.渦流的磁效應(yīng)及其應(yīng)用應(yīng)用：機(jī)場(chǎng)安檢用的安檢，軍事上用的探雷器，還有尋找地下礦產(chǎn)的探測(cè)等。原理：把金屬探測(cè)器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化一下是這樣。它工作時(shí)讓變化的電流通過(guò)線圈，產(chǎn)生不斷變化的磁場(chǎng)。如果探測(cè)器靠近金屬，就能在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦流，這渦流又會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，反過(guò)來(lái)影響探測(cè)器的磁場(chǎng)，讓探測(cè)器發(fā)出報(bào)警聲。（三）電磁阻尼思考與討論一個(gè)單匝線圈落入磁場(chǎng)中，分析它在圖示位置時(shí)感應(yīng)電流的方向和所受安培力的方向。安培力對(duì)線圈的運(yùn)動(dòng)有什么影響?磁電式儀表的線圈常常用鋁框骨架、把線圈繞在鋁框上，指針也固定在鋁框上。假定儀表工作時(shí)指針向右轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框中的感應(yīng)電流沿什么方向?由于鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)其中有感應(yīng)電流，鋁框要受到安培力。安培力是沿什么方向的?安培力對(duì)鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生什么影響?分析：根據(jù)楞次定律的右手定則，可知線框的感應(yīng)電流方向如圖所示，再根據(jù)左手定則可知安培力方向如圖所示，正好與運(yùn)動(dòng)的方向相反，起到阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)的作用。鋁框轉(zhuǎn)動(dòng)分析：磁感線從右向左，當(dāng)鋁框在向右轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，磁通量在增加，根據(jù)楞次定律可知，產(chǎn)生的感應(yīng)電流的方向是逆時(shí)針，即左邊電流出來(lái)，右邊進(jìn)去。切割磁感線的只有兩邊的這兩根，根據(jù)左手定則安培力方向如圖所示，阻礙鋁框的轉(zhuǎn)動(dòng)。像剛才這兩個(gè)個(gè)例子中，由于導(dǎo)體在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，發(fā)生了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電流會(huì)使導(dǎo)體受到安培力，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為電磁阻尼。應(yīng)用：磁電式儀表、電氣機(jī)車的電磁制動(dòng)、阻尼擺。實(shí)例分析1：電磁阻尼能使震動(dòng)和擺動(dòng)迅速停止的特點(diǎn)，應(yīng)用在了很多電學(xué)儀器中，如電壓表和電流表使用時(shí)要求指針的外頭很快停下來(lái)，以便準(zhǔn)確讀數(shù)。在制作電流表時(shí)，把電路板的線圈繞在鋁框上，當(dāng)被測(cè)電流通過(guò)線圈時(shí)，線圈帶動(dòng)指針和鋁框一起轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框中產(chǎn)生渦流進(jìn)而出現(xiàn)電磁阻尼的現(xiàn)象，使指針能很快的靜止下來(lái)。實(shí)例分析2：靈敏電流計(jì)的指針太過(guò)靈活，很容易在運(yùn)輸時(shí)由于擺動(dòng)而折斷。為了避免這種情況，在運(yùn)輸時(shí)常常用導(dǎo)線把正負(fù)兩個(gè)接線柱連在一起，使表內(nèi)的線圈和接線柱構(gòu)成一個(gè)閉合回路，這樣如果它的指針擺動(dòng)，就會(huì)在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，接著出現(xiàn)電磁阻尼的現(xiàn)象，使指針很快的停止運(yùn)動(dòng)就不容易折斷。（四）電磁驅(qū)動(dòng)當(dāng)磁場(chǎng)靜止，金屬塊或線圈相對(duì)磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受到與運(yùn)動(dòng)方向相反的安培力，使金屬塊或線圈兒很快停止運(yùn)動(dòng)。反過(guò)來(lái)，如果線圈不動(dòng)，讓磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)，那么線圈兒也會(huì)受到安培力。咱們來(lái)看一個(gè)利用電磁驅(qū)動(dòng)的演示模型。演示實(shí)驗(yàn)：如圖所示，一個(gè)鋁框放在蹄形磁體的兩個(gè)磁極間，可以繞支點(diǎn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)。轉(zhuǎn)動(dòng)磁體，觀察鋁框的運(yùn)動(dòng)。怎樣解釋鋁框的運(yùn)動(dòng)?分析：當(dāng)搖動(dòng)把手，旋轉(zhuǎn)U型磁鐵時(shí)穿過(guò)鋁框的磁通量發(fā)生變化，鋁框中產(chǎn)生感應(yīng)電流，使鋁框受到安培力的作用，最終驅(qū)動(dòng)鋁框隨磁場(chǎng)一起運(yùn)動(dòng)。根據(jù)楞次定律，此時(shí)安培力的方向跟磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)方向是相同的，因此線圈會(huì)追磁鐵運(yùn)動(dòng)。物理上把這種現(xiàn)象稱為電磁驅(qū)動(dòng)。即如果磁場(chǎng)相對(duì)于導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)起來(lái)，這種作用常常稱為電磁驅(qū)動(dòng)。應(yīng)用：交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)如圖，把三相交流電通入三個(gè)互成120度的線框，這樣在空間中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)類