高中物理人教版（新教材）选考必修第二册第3节，涡流、电磁阻尼以及电磁驱动的学习目标要求，涉及核心素养与关键能力，包括：了解那感生电场的概念，明确涡流、电磁驱动、电磁阻尼的概念，理解涡流产生的原理，理解电磁驱动和电磁阻尼之原理，知晓其在生产、生活里的应用；科学思维方面，能于问题情境中应用涡流原理来分析，科学探究方面，通过实验探究去分析电磁阻尼和电磁驱动的原理，关键能力方面，具备应用物理原理剖析实际问题的能力。第一步，电磁感应现象里存在感生电场，其中，感生电场是麦克斯韦所认为的，磁场产生变化之时会于空间激发出来的一种电场，这种电场就被称作感生电场，由感生电场使得电子加速的设备是电子感应加速器，其是利用感生电场来让电子加速的，当电磁铁线圈里电流的大小以及方向出现变化的时候，所产生的感生电场会让电子加速，而由感生电场产生的电动势被叫做感生电动势，对它们进行判断，感生电场线是闭合的，这一说法是正确的，如果磁场发生变化，就算没有电路，在空间也会产生感生电场，这一说法也是正确的。 #。处在变化磁场里的导体，其内部自由电荷会发生定向移动，这是因为受到了感生电场的作用 ，二、涡流，1．定义：在变化磁场里导体内产生的感应电流，类似水中漩涡，故而称作涡电流，简称为涡流 ，2．应用，(1)涡流热效应的应用：像真空冶炼炉 ，(2)涡流磁效应的应用：比如探雷器、安检门 ，3．防止，电动机、变压器等设备里为避免铁芯中涡流过大致使浪费能量且损坏电器，应采取如下措施 。(1)途径一：把铁芯材料的电阻率予以增大 。，(2)途径二：将用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯用来替代整块硅钢铁芯 。〖判一判〗(1)涡流同样是一种感应电流 。(√)(2)当导体中有涡流的时候 ，导体并没有和其他元件构成闭合回路 ，所以导体不会发热 。(×)(3)借助涡流制作而成的探测器也能够探测毒品 。(×)(4)涡流是一种有害的电磁感应现象 。(×)三、电磁阻尼与电磁驱动，1.电磁阻尼，(1)产生情况是，当导体于磁场里运动时贝语网校，感应电流会致使导体受到安培力，而安培力的方向始终是阻碍导体运动的那种现象。(2)应用方面，电学仪表借助电磁阻尼让指针迅速停下来，以利于读数。2.电磁驱动，(1)产生情形为，如果磁场相对于导体转动，在导体中会产出感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力促使导体运动起来。(2)应用实例是交流感应电动机。思考一下，感应电流所受到的安培力必然是阻力吗，答案是能够是阻力，也能够是动力。
去探究1电磁感应现象里的感生电场情境导入，像如图那样呈现，当B增强之时，就会在空间之中激发一个感生电场E，要是E处空间存在闭合导体，那么导体里的自由电荷就会在电场力的作用之下进行定向移动，进而产生感应电流。(1)感生电场的方向跟感应电流的方向存在着怎样的关系呢？要怎样去判断感生电场的方向呢？(2)在上述那种情况之下，是哪种作用充当了非静电力的角色呢？答案是，感应电流方向跟正电荷定向移动方向一样，感生电场方向与正电荷受力方向相同，所以，感生电场方向和感应电流方向一样，感生电场方向能够借助楞次定律去判定 。感生电场对自由电荷有作用 。归结开来有所拓展，对于感生电场的理解，变化的磁场周边会产生感生电场，哪怕闭合电路不存在也会产生 。要是在变化磁场里放置一个闭合电路，自由电荷受感生电场作用就会发生定向移动 。感生电场能够用电场线进行形象描述 。感生电场属于一种漩涡电场，其电场线呈现闭合状态，然而静电场的电场线并非闭合。(3)感生电场的方向依规依据楞次定律运用右手螺旋定则予以判断，感生电动势的大小依靠法拉第电磁感应定律E＝neqf(ΔΦ,Δt)进行计算。2．感生电场跟静电场存在区别，静电场是由电荷激发而成，感生电场是由变化的磁场激发产生，静电场的电场线不闭合，始终是始于正电荷或者无穷远处，终止于负电荷或者无穷远处，不会闭合、不会交错、也不会相切，感生电场的电场线是闭合曲线，没有终点以及起点，单位正电荷于静电场中沿闭合路径运动一周之时，电场力所做的功为零，单位正电荷在感生电场中沿闭合路径运动一周之际，电场力所做的功不为零，正电荷所受电场力的方向跟静电场的方向相一致，沿着电场线的切线方向，感生电场方向是依据磁场的变化情形由楞次定律以及安培定则判断出来的，如图所示，在内壁光滑、水平放置的玻璃圆环内，有一直径略小于圆环口径的带正电的小球，正以速率v0沿逆时针方向匀速转动。若在此空间，突然加上方向是竖直向上的，磁感应强度B随时间成正比例增加的变化磁场高中物理必修2课本，若运动过程中小球的带电荷量保持不变，那么，洛伦兹力对小球始终不做正功，B选项中小球受到的洛伦兹力并非持续增大，D选项中小球不会一直做匀速圆周运动，A选项中洛伦兹力对小球一直做正功的说法错误，C选项中小球先是沿逆时针方向做减速运动，过了一段时间后，会沿顺时针方向做加速运动，答案为此选项C，解析是因为玻璃圆环所在处具备均匀变化的磁场，在其周围会产生稳定的感生电场，电场力会对带正电的小球做功，依据楞次定律能够判断出感生电场方向是顺时针方向，在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，之后沿顺时针方向做加速运动，此选项C正确，D选项错误，洛伦兹力方向一直与小球做圆周运动的线速度方向相互垂直，所以洛伦兹力对小球不做功，此选项A错误。小球的速率先是减小至零然后再增大，刚开始时B等于0，F等于0，小球速率为零时，F也等于0，由此可知小球受到的洛伦兹力不是持续增大的，此选项B错误。首先，涡流属于一种特殊类型的感应电流，金属块之中产生涡流所需要满足的条件是，穿过该金属块的磁通量出现变化，涡流的大小与磁通量的变化率呈现成正比关系。其次，涡流产发热功率的大小，除了和涡流大小存在关联之外，还和金属的电阻有关系，在实际面临的问题当中，是通过改变金属的电阻进而改变其产热功率，对涡流的应用问题进行分析解答时，最为关键的要点是明确决定涡流大小的因素，电源电流变化的速度越快，所产生的感应电动势就越大，感应电流也就越大。根据Q＝I2Rt能够知晓，当电流处于相同情形时，电阻要是越大的话高中物理必修2课本，时间倘若越长，那么所产生的热量就会越多。下面关于涡流相关内容，其中错误的是，真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置，家用电磁炉锅体中的涡流是由恒定磁场产生的，阻尼摆摆动时产生的涡流总是阻碍其运动，变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成能减小涡流 。答案是B 。解析为，真空冶炼炉是利用涡流产热来熔化金属的，要想产生涡流必须是变化的磁场，因为变化磁场才能产生电场产生涡流，根据楞次定律可知阻尼摆摆动时产的涡流总是阻碍其运动，涡流会造成能量损失所以变压器铁芯用相互绝缘硅钢片叠成是为减小涡流造成能量损失 。针对训练1，多选，机场的安检门能够利用涡流来探测人身上所携带的金属物品，安检门里面连接有线圈，线圈当中通上交变电流，关于它的工作原理，下面说法正确的是：人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈里产生感应电流；人体在线圈交变电流产生的磁场当中运动，产生感应电动势并在金属物品之间激发感应电流；线圈产生的交变磁场会在金属物品内部产生交变的感应电流；金属物品里面感应电流产生的交变磁场会在线圈中引发感应电流。答案是CD。解析为：一般类型的金属物品不一定能够被磁化，还由于地磁场非常微弱，即便金属被磁化其磁性也十分微弱，鉴于人体电阻颇高，并且通常情况下不会同金属物品构建成回路，所以A与B错误；安检门借助涡流来探测金属物品，其工作缘由是：线圈之内接通交变电流从而产生交变磁场，致使金属物品之中生成涡流，所以C是正确的；该涡流所产生的磁场又会在线圈里引发感应电流，而线圈中交变电流的变化能够被检测出来，故D正确 。探究3电磁阻尼和电磁驱动、电磁阻尼与电磁驱动两者之间的比较，首先是电磁阻尼，接着是电磁驱动，对于它们的不同点，成因来看，是因为导体在磁场里进行运动进而产生感应电流 ，所以使得导体受到安培力；而就电磁驱动而言，是在磁场做运动引发磁通量产生变化从而形成感应电流,进而致使导体受到安培力。 从效果方面讲，导体受到之安培力的方向与导体运动方向相反 ，此情况下会阻碍导体运动；而电磁驱动中，导体受到之安培力矢量方向却和导体运动取向一样故而推动导体运动。 从能量转化角度的意义去叙述又是这样，电磁阻尼里导体克服安培力做功课 ，会有其它形式的能转化为电能这种现象以后最终转化为内能；电磁驱动这里，基于电磁感应情况磁场能转化为电能 ，通过安培力进一步做功 ，电能接下来就转化为导体具体的机械能。之后是联系部分，都属于电磁感应状态下的现象 ，电磁阻尼和电磁驱动之中的安培力都会阻碍导体跟磁体之间的相对运动。〖例3〗(多选)如图所示 ，蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动。当从上向下进行观察时，要是磁铁呈现逆时针转动的状态，那么，线圈将会出现逆时针转动的情况，而且其转速比磁体要小，此为其一；其二，线圈转动之时会产生方向出现变化的电流，这是必然的；其三，线圈转动的时候感应电流的方向绝不会始终是abcda ，答案是BC ；其解析为，依据楞次定律的推广含义能够知道，线圈会与磁体朝着相同方向转动，不过转动的角速度肯定会小于磁体转动的角速度，要是两者相等，磁感线跟线圈就会处于相对静止的状态，线圈便不会切割磁感线，也就不会产生感应电流，进而线圈不会转动，所以A项是错误的，B项是正确的；当磁体逆时针转动时，等同于固定住磁铁，让线圈顺时针转动，进而切割磁感线，产生感应电流，在磁铁持续转动的进程中，致使线圈abcd中的磁通量时而正向穿过且增大或者减小，时而反向穿过且增大或者减小，所以感应电流的方向肯定会发生改变，因此C项是正确的，D项是错误的。首先来看〖例4〗，它出自2017年全国卷Ⅰ，题号是18，扫描隧道显微镜也就是STM能够用来探测样品表面在原子尺度上的形貌哦。为了能够有效地去隔离外界振动对于STM的那种扰动，就在圆底盘周边沿着它的径向对称地安装若干对紫铜薄板，并且还要施加磁场来迅速让它的微小振动达到衰减，就如同图中所展示的那样哦。在没有扰动的时候呢，需要按照下列四种方案去对紫铜薄板施加恒磁场；当出现扰动之后呀，针对紫铜薄板上下以及左右振动的衰减来说最有效的方案就是后面所给的〖答案〗A啦。再看〖解析〗部分，感应电流产生的条件为闭合回路当中的磁通量发生改变哟。于A图里，当系统振动之际，紫铜薄板会跟着上下以及左右去振动，处在磁场中的部分时而多时而少，磁通量出现变化，进而产生感应电流，受到安培力，对系统的振动起到阻碍作用；在B、D图里面，唯有紫铜薄板左右振动才会产生感应电流，而上下振动不会有电流产生；在C图当中，不管紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，所以选项A是正确的，B、C、D是错误的。针对训练2，如图呈示的状况，有着四根长度等同的管，以及磁铁、铁块，其中C里面的铝管并不闭合，可其他两根铝管与铁管都是闭合的，它们在同一竖直平面内呈竖直放置，分别把磁铁和铁块沿着管的中心轴线从管的上端由静止状态予以释放，将空气阻力忽略不计，那么下列关于磁铁和铁块穿过管的运动时间的说法是正确的，A选项，tA>tB=tC=tD，B选项，tC=tA=tB=tD，C选项，tC>tA=tB=tD，D选项，tC=tA>tB=tD，答案是A，解析为，A中的闭合铝管不会被磁铁磁化，但是当磁铁穿过铝管的进程中，铝管能够被看成很多圈水平放置的铝圈，依据楞次定律可知，铝圈会发生电磁感应现象，对磁铁的相对运动形成阻碍，而C中的铝管不闭合，所以磁铁穿过铝管的过程不会发生电磁感应现象，磁铁做自由落体运动，铁块在B中的铝管和D中的铁管里都做自由落体运动，所以磁铁和铁块在管中运动时间满足tA>tC=tB=tD，所以选项A是正确的 。，1.（电磁感应现象里的感生电场），如图所示，存在一个水平放置着的玻璃圆环形小槽，，槽内是光滑的，，槽的宽度以及深度在各处都是相同的。，现将那个直径略微小于槽宽的带正电小球放置在槽中，，让它获取到一初速度v0，，与此同时，出现了一个变化的磁场，，该磁场垂直穿过玻璃圆环形小槽外径所在的区域，，那磁感应强度的大小跟时间成正比例增大，，其方向是竖直向下的。设小球在运动的时候电荷量保持不变，那么，小球需要的向心力大小是不断增大的，当磁感应强度随着时间均匀增大之际，会产生一个恒定的感生电场，依据楞次定律可知，电场方向是沿逆时针的，因为小球带正电，所以电场力对小球做正功，致使小球速率逐渐变大，向心力也跟着增大，所以选项A是错误的，选项B是正确的，洛伦兹力对运动电荷是不做功的，所以选项C是错误的，带电小球所受洛伦兹力F等于qvB，它会随磁感应强度B和速率v的增大而加大，同时B和t成正比，那么F和t不成正比，所以选项D是错误的。2.（涡流现象及应用）（多选），如图所示，这是冶炼金属的高频感应炉的示意图，其中高频感应炉里装着待冶炼的金属，当线圈里通有电流时，是通过产生涡流来熔化金属的。接下来关于高频感应炉的相关要点阐述如下，其所涉及的说法当中，正确的是()，A选项表明，高频感应炉的那种线圈之中必然要贯通有变化着的电流，如此才会生成涡流，没错吧；B选项则称，高频感应炉的线圈里通有恒定的电流，也能够产生涡流，这对吗；C选项指出，高频感应炉是经利用其线圈之中的电流所产生的焦耳热致使金属熔化的，是这样吗；D选项说，高频感应炉是借助炉内金属里的涡流的热效应让金属熔化的，对不对呢。〖答案〗AD〖解析〗变化的电流才能够产生变化的磁场，进而引发感应炉里的磁通量出现变化，使得待冶炼的金属产生感应电流(涡流)呀；恒定的电流不会促使感应炉里的磁通量产生变化，待冶炼的金属内部不会产生涡流，选项A正确，B错误哦；当感应炉里面装入了待冶炼的金属时，会在金属之中产生涡流，并且会使金属熔化，高频感应炉可不是利用线圈中的电流产生的焦耳热让金属熔化啊，选项C错误，D正确呢。3．(涡流现象及应用)，对于下列讲述关于涡流正确性情况的说法，正确的一项是()，先是 A 这种陈述，即涡流它跟平常时候常见的感应电流这样的情形一致没有异样，都是由于穿过导体的磁通量发生变化进而产生的，接着是 B 项，涡流并非感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流，然后是 C 说涡流有热效应，然而却没有磁效应，最后是 D 表述在硅钢片中不能产生涡流。〖答案〗A〖解析〗涡流的本质是电磁感应现象里产生的感应电流，只是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以 A 正确，B、C 错误；硅钢片中产生的涡流较小，D 错误。4．（电磁阻尼与电磁驱动），如下图示，光滑水平绝缘面上有两个金属环，它们静止于该平面上，其中环1是竖直放置的，环2是水平放置的，并且二者均处在中间分割线上，在处于平面中间分割线正上方的位置，有一条形磁体，当磁体沿着中间分割线向右运动时，下述说法正确的是（），A．两环都会向右运动，B．两环都会向左运动，C．环1会静止，环2会向右运动，D．两环都会静止，〖答案〗C，〖解析〗条形磁体向右运动之时，环1中的磁通量维持为零不发生改变，不存在感应电流，依旧静止；环2中的磁通量发生变化，依据楞次定律，为了阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使得环2向右运动，选项C正确 。