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《大学物理》I课程教学大纲学分：6理论学时：80一、课程性质与教学目标《大学物理》I课程是适用于电子信息工程等专业本科学生的一门专业基础必修课程。
二、基本要求理论教学要求学生既要了解相关的物理现象及掌握一定的基础理论知识，更要通过这些学习，掌握物理学处理问题的方法。
在教学中注意理论联系实际，授课内容与师范教育特点相结合，多举一些生活中的例子，借助这些例子，不仅可帮助学生理解抽象的物理知识，还可以大大提高他们的学习兴趣。
根据不同的内容，灵活采用讲授法、习题课、讨论法等多种教学方法。
充分运用现代化教学手段，提高教学效率。
三、主要教学方法讲授法、习题课、讨论法、练习法相结合四、教学内容第一讲质点运动学【授课学时】 8学时【基本要求】1．了解相对运动的计算方法。
2．理解参考系、坐标系、物理模型的概念及相对运动中的各个物理量。
3．熟练掌握直角坐标系、位矢、位移、速度及加速度概念和定义。
4．熟练掌握已知质点运动方程求速度，加速度的方法。
5. 掌握自然坐标系中的切线分量与法向分量，极坐标系中的线量和角量及它们之间的关系。
【教学重难点】本章的重点是位矢、位移、速度、和加速度概念和定义及在直角坐标系下的表达形式；难点是速度、加速度在曲线运动中不同坐标系中的表达形式。
【授课内容】1. 参考系坐标系物理模型2. 位矢、位移、速度及加速度3．曲线运动描述4．运动学中的两类问题5. 相对运动第二讲质点动力学【授课学时】 8学时【基本要求】1、理解并掌握冲量、动量、功、保守力的功、动能、势能的概念和表达式。
2、了解质心、惯性系及惯性力的概念。
3、熟练掌握牛顿三大定律、动量守恒定律、机械能守恒定律的应用。
【教学重难点】本章的重点是牛顿三定律、动量守恒定律、机械能守恒定律；难点是动量守恒定律的应用。
【授课内容】1、牛顿运动定律2、非惯性系惯性力2、动量动量守恒定律质心运动定理3、功动能势能机械能守恒定律第三讲刚体力学基础【授课学时】 8学时【基本要求】1、了解刚体的力矩和角动量及角动量定理及角动量守恒定律的概念和物理现象。
涡流离子加速器工作原理解析涡流离子加速器（EDS，Electrodynamic Ion Thruster）是一种新型的电推进技术，已经在航天领域得到了广泛的应用。
它基于通过产生电场和磁场加速带电粒子的原理，能够提供高比冲和长持续推力，适用于航天器的姿态控制和运行轨道调整。
本文将深入探讨涡流离子加速器的工作原理，并分享对这一技术的观点和理解。
1. 什么是涡流离子加速器涡流离子加速器是一种离子推进器，与传统的化学推进器相比，它使用电力而不是化学反应来产生推进力。
涡流离子加速器主要由离子发生器、加速器（加电场和磁场）和推力室组成。
通过引入气体并通过电子轰击产生离子，然后通过加速器加速这些离子，并在推力室中排出，从而产生反作用力。
2. 工作原理涡流离子加速器的工作原理基于带电粒子在电场和磁场中受力的基本物理原理。
当气体进入发生器时，电子被加热并获得足够的能量，使其能够将气体分子电离成离子。
这些离子会被电场和磁场加速并聚焦，形成一个加速的离子束。
在涡流离子加速器中，电场和磁场起到了关键作用。
电场通过在离子附近产生一个电势梯度，使其受到推力。
磁场则用来限制离子束的径向扩散，确保离子能够保持稳定的轨道。
这样，离子束就能够以高速射出，并产生反作用力推动航天器。
3. 设计与优势涡流离子加速器设计的关键因素包括加速器内的电场和磁场形式、加速器电压和电流以及气体注射速率等。
通过合理设计这些参数，可以实现更高的比冲和较长的推力持续时间。
涡流离子加速器相比传统的化学推进器具有多个优势。
它的燃料效率更高，能够提供更高的比冲，因为化学推进器需要带上足够多的燃料和氧化剂来产生足够的推力。
涡流离子加速器具有较长的推力持续时间，能够在航天器运行期间持续提供推力，从而使得航天器的航程更加灵活。
涡流离子加速器还具有较小的推力受阻力，可以提高航天器的加速度和速度。
4. 观点和理解涡流离子加速器作为一种新兴的电推进技术，展现出了良好的应用前景。
第十四章.电磁感应回顾一下我们已经学习过的知识。
首先我们研究的物理对象是静电场，然后研究了在静电场里作定向运动的电荷，就是所谓电流，在仔细分析了磁现象的规律后，我们把磁场归结为是电流所产生的。
这样就有了对于由电流所产生的磁场的研究，由于磁场之间的相互作用，相应地就会发生磁场对载流导线的作用。
进一步，我们现在还要研究磁场产生电流的效应，从而更深刻地了解电与磁之间的关系。
电磁感应的基本定律。
这里最关键的发现是法拉第得到的。
应该说正是这样的实验事实促使人们发现了电与磁之间的深刻统一性，而不是先有某种统一性的观念启发人们去找到实验现象。
法拉第发现的现象是：如果通过一个闭合回路所包围的面积的磁感应强度通量发生变化，闭合回路中就会产生电流。
这个电流就是感应电流。
楞次进一步通过总结实验得到感应电流方向是如何决定的物理原因，即闭合回路中的感应电流所产生的磁场，总是要补偿或反抗导致感应电流的原来的磁场的磁感应强度通量的变化。
这就是楞次定律。
最后法拉第总结出决定感应电动势的关系式，即法拉第定律：磁场中的闭合回路里所产生的感应电动势与通过回路面积的磁通量对时间的变化率成正比。
即dt d k i Φ-=E注意其中的负号，一定不能忘记，因为所谓楞次定律就是反映在这个负号上面。
另外我们还可以应用右手法则来反映楞次定律，因为所谓右手法则无非就是一种固定的标定三维空间的三个方向的方法，由于产生感应电流的过程中涉及到三个方向：闭合回路平面的电流环绕方向（两个维度）和磁通量的方向，这三个方向的相互关系是唯一确定的，因此只要对应好两个方向，就可以唯一确定第三个方向。
在这里，就是规定好一个回路环绕的正方向，就可以由磁通量的变化率的正负来决定电流在那个方向上的正负，请同学们认真体会一下这里的技巧，这种技巧在物理学中是非常常见的，也是非常有助于我们作题时不至于把符号和方向搞错。
由于电动势和磁通量的时间变化率的量纲一致，因此比例系数可以通过取适当的单位而为1。
电子感应加速器电子感应加速器是应用感生电场加速电子的装置。
在电磁铁的两极之间安置一个环形真空室，当用交变电流激励电磁铁时，在环形室内就会感生出很强的、同心环状的感生电场。
用电子枪将电子注入环形室，电子在有旋电场的作用下被加速，并在洛仑兹力的作用下，沿圆形轨道运动。
电子感应加速器设在以r为半径的圆形区域中的磁场的空间平均值为，则所在处的感生电场强度大小为电子受切向电场力而加速，在圆环内的运动方程为电子还受到指向环心的磁场洛仑兹力将上式微分并与电子运动方程比较，得到这是使电子维持在恒定的圆形轨道上加速磁场必须满足的条件。
在电子感应加速器的设计中，两极间的空隙从中心向外逐渐增加，为的是使磁场的分布能满足这一要求。
由于电子感应加速器的电磁铁是用交流电激励，所以磁场是交变的，从而导致有旋电场的方向也是交变的，而且电子受到的洛仑兹力也并非总是指向圆心。
因此，在电流交变的一个周期中，不是所有的时间内电子都可以得到加速。
左图表示了一个周期内磁场、感生电场及电子受到的洛仑兹力的变化。
我们可以看到，只有在第一个四分之一周期内，电子才受到感生电场的加速，并且洛仑兹力的方向指向圆心。
实际上，若交流电的周期为50Hz，则在磁场变化的第一个四分之一周期（约5ms的时间）内，电子就能在感生电场的作用下，在圆形轨道上经历回旋数十万圈的持续加速，从而获得足够高的能量，并在第一个四分之一周期结束时被引出加速器至靶室。
加速器的种类很多，用途也不同，有静电加速器、电子回旋加速器、电子感应加速器、同步辐射加速器……等等。
电子感应加速器主要用于核物理的研究，用被加速的电子轰击各种靶时，将发出穿透力很强的电磁辐射。
另外电子感应加速器还应用于工业探伤或医疗癌症。
目前，我国最大的三个加速器是北京的高能粒子加速器、合肥的同步辐射加速器、兰州的重离子加速器。
北京正负电子对撞机的储存环直径2km的美国费米国立加速器鸟瞰图应用加速器的种类很多，用途也不同，静电加速器、电子回旋加速器、器、同步辐射加速器……等等。
涡电流的原理和应用下面是小编整理的涡电流的原理和应用的论文，欢迎各位物理学毕业的同学借鉴!摘要：本文从涡电流产生和应用利弊的角度对涡电流作了简要的介绍。
关键词：涡电流原理应用涡电流与我们的生产、生活有密切的联系。
小到微波炉、电磁炉、热水器等生活用具，大到冶金、国防、机械加工等部门及铸、锻和船舶、飞机、汽车制造等行业中都有涡电流的应用。
在高中物理中，学生会初步学习涡电流的知识，主要应用于楞次定律和法拉第电磁感应定律等理论分析，对于涡电流在实际生产、生活中的应用及其优缺点却没有涉及。
青少年学生喜欢探索科学，求知欲强，对神秘的电磁现象尤为感兴趣。
如果教师能够在教学过程中适当引入涡电流的应用知识，就可以拉近理论与实际的距离，激发学生的学习兴趣，提高学生的观察思考能力，为学生的全面发展打下良好基础。
本文从涡电流产生和应用利弊的角度，对涡电流作简要介绍。
一、涡电流的认识涡电流(又称为傅科电流)现象，在1851年被法国物理学家莱昂傅科所发现。
是由于一个移动的磁场与金属导体相交，或是由移动的金属导体与磁场垂直交会所产生。
简而言之，这是一种特殊的电磁感应现象，原因是：金属处于变化的磁场(或在磁场中运动)时，穿过金属导体内自成闭合回路的磁通量发生变化，产生了一个在导体内循环的电流。
在划桨的时候，带起水面的局部漩涡，也是一种类似涡电流的情形。
如右图所示：在一根导体外面绕上线圈，并把线圈通交流电，则线圈就产生交变磁场。
线圈中间的导体在圆周方向可以等效成一圈圈的闭合回路，由于穿过每个闭合回路的磁通量都在变化着，因此在相应于这些回路中都将激起感应电动势(这样产生的感应电动势属于感生电动势)，并形成环形的感应电流，即涡电流。
由于金属导体的电阻很小，涡电流很大，因此热效应极其显著。
并且可以知道感应加热是靠感应线圈把电能传递给要加热的金属，然后电能在金属内部转变为热能。
感应线圈与被加热金属并不需要直接接触，能量是通过电磁感应传递的。
涡电流传感器原理涡电流传感器（Eddy Current Sensor）是一种非接触式传感器，常用于测量金属材料的位移、振动、压力或导体材料的电导率等物理量。
其原理基于涡电流效应，涡电流是指当导体材料被交变电磁场穿过时，在导体内产生的一种涡旋状电流。
涡电流传感器利用这种电流的特性进行测量和探测。
涡电流传感器的基本原理是利用感应电磁场产生的涡电流及其对传感器特性的影响来实现测量。
传感器通常由两个部分组成：一是电感线圈，二是敏感区域（probe tip）。
当电感线圈受到交变电流激磁时，会生成一个激励电磁场。
当传感器靠近或接触到导体材料时，导体中会感应出一个涡电流。
涡电流在导体内导致了一个局部的、相对比较弱的感应电磁场。
当导体靠近或远离传感器时，涡电流的大小和方向也会发生变化，进而影响到感应电磁场的强度和方向。
敏感区域（probe tip）是传感器的关键部分，通常由金属或合金制成。
当该区域与导体接触时，感应电磁场的变化会导致电流通过敏感区域产生额外的涡电流。
这些额外的涡电流在电感线圈中感应出一个二次电流。
由于这个二次电流与涡电流的相互作用，传感器的输出特性就发生了变化，进而可以通过测量这个输出特性来得到所需测量物理量的值。
涡电流传感器的输出信号可以是电流、电压或频率等形式。
通常情况下，传感器的输出信号与被测量物理量之间存在一定的线性关系。
因此，可以通过校准传感器来建立一个准确的输入和输出关系，从而实现对被测量物理量的准确测量。
涡电流传感器具有许多优点。
首先，由于传感器是非接触式的，因此可以实现对非接触材料的测量。
此外，传感器不会对被测物体造成损伤，因为其工作过程中没有物理接触。
传感器对温度、湿度等环境因素的影响较小，具有较好的稳定性。
此外，由于敏感区域可以设计成极小的尺寸，传感器还可以用于测量微小的位移或压力。
总之，涡电流传感器是一种基于涡电流效应的传感器，利用材料中感应出的涡电流对传感器特性的影响来进行测量。
涡电流原理
涡电流原理是一种重要的物理现象，它在许多领域都有广泛的应用。
涡电流是由磁场变化引起的电流，在电磁感应和电磁波等方面起着重要作用。
涡电流原理最早由法拉第在19世纪提出。
当磁场的强度或方向发生变化时，涡电流就会产生。
这是因为磁场变化会导致电场的环状运动，从而产生涡电流。
涡电流的方向与磁场变化的方向相反，这是根据法拉第-楞次定律得出的。
涡电流具有许多重要的应用。
在电磁感应中，涡电流是产生电动势的重要因素。
它也是许多电子设备中的关键部分，如变压器和电感器。
涡电流还可以用于制造涡流制动器，用于制动和减速旋转物体。
涡电流还在无损检测中发挥着重要作用。
通过检测涡电流的强度和方向的变化，可以确定材料的质量和缺陷。
这在工业生产和材料研究中非常有用。
涡电流原理是一种重要的物理现象，它在电磁感应、电子设备和无损检测等方面都有广泛的应用。
了解涡电流原理的基本原理和应用，对于我们深入理解电磁学和材料科学都具有重要意义。
浅谈涡电流及其应用浅谈涡电流及其应用（云南保山保山学院理工学院 678000）摘要：涡电流的形成是一种电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中时，导体中就会有涡电流产生，涡电流在日常生活中普遍存在并得到广泛应用，对涡电流的形成原因及其效应进行探讨。
关键词：涡流热效应阻尼效应在一些电器设备中，常常有大块的金属存在，如变压器和电动机中的铁芯。
当这些金属块对磁场做相对运动或者处在变化的磁场中时，就会产生感应电流，我们把金属块看作由一层一层的金属薄壳组成，每一薄层相当于一个回路，于是每一薄层回路中都将形成环形的感应电流。
如图1所示，当从铁芯的上端俯瞰铁芯中的感应电流时，感应电流的电流线呈闭合的涡旋状，因而形象的把这种感应电流称为涡电流，简称涡流。
现在简单探讨涡流的形成原因：法拉第电磁感应定律表明，当穿过闭合导体回路的磁通量发生变化时，导体回路中就会产生感应电动势。
在上图中，铁芯外绕有线圈，当给线圈通入正弦交变电流时，线圈周围就产生了交变磁场；此时铁芯处于变化的磁场中，导体内回路中的磁通量发生变化因而产生了感应电动势，从而在导体闭合回路中产生感应电流，这个电流就是涡电流。
当导体在磁场中做相对运动或者导体静止但是处在随时间变化的磁场中，或者以上两种情况同时出现时，按照法拉第电磁感应定律定律，导体回路中就会产生感应电流。
进一步理解可以认为，当导体对磁场做相对运动或者处在变化的磁场中时，导体中的自由电子将受到洛伦兹力或感生电场力的作用，这两种力在导体内部引起感应电动势，在导体回路中就形成涡流。
由于大多数金属的电阻率很小，因此不大的感应电动势往往可以再整块金属内部激起强大的涡流。
涡流与普通电流一样流经金属回路时一样要放出焦耳热，这就是涡流的热效应。
涡流的热效应在生产生活中有广泛应用。
利用涡流的热效应进行加热的方法称为感应加热，工业上冶炼金属的高频感应炉就是感应加热的重要应用。
高频感应炉的结构示意图如图2所示，在坩埚外部绕有线圈，将大功率的高频交流电源与线圈连接，高频电流在线圈内激发很强的交变磁场，这时坩埚内被冶炼的金属中便产生强大的涡流，从而释放出大量的焦耳热将金属自身熔化。
电子感应加速器高中物理
电子感应加速器是一种电子器件，其主要功能是以感应方式测量物体的加速度。
它利用电磁原理，将目标物体表面上磁场中对电流加速度的变化变成电信号，然后将该信号送入电子计算机，进而计算出物体的加速度。
电子感应加速器是由一个有两个芯子的电感元件和一个加速度计连接组成。
当目标物体表面的磁场与加速计中的磁场相互作用时，它会产生一个电信号，这个信号就是物体的加速度。
这个电信号能够被电子计算机精确捕捉出来，从而可以用来测量物体的加速度。
电子感应加速器在日常生活中应用较为广泛，比如在制造高速转轮的时候，此类电子器件可以用来实时测量转轮的转速，从而将其调节到特定值。
此外，它还可以用来检测安全带的紧固度，为空中机器的安全操作提供依据；或者用于汽车中的安全系统，实时检测汽车的行车状态，决定开关灯等。
电子感应加速器简介电子感应加速器是一种物理实验装置，用于研究和测量带电粒子的运动和相互作用。
它利用电磁感应的原理将带电粒子加速到高速，并将其引导到特定的目标或探测器上。
原理电子感应加速器的工作原理基于洛伦兹力和电磁感应的相互作用。
当带电粒子穿过磁场或电场时，会受到洛伦兹力的作用，从而改变其运动方向和速度。
根据这个原理，电子感应加速器利用磁场和电场的组合来加速和引导带电粒子。
组成电子感应加速器一般由以下几个主要部分组成：1.加速区（Acceleration Region）：加速区是电子感应加速器的核心部分，它由一组电磁铁和电极组成。
这些电磁铁和电极产生的磁场和电场可以加速和引导带电粒子。
2.控制系统（Control System）：控制系统用于调节和控制加速器中的电场和磁场，以确保带电粒子获得适当的加速和引导。
3.目标/探测器（Target/Detector）：目标或探测器用于接收和测量带电粒子在加速器中的运动和相互作用。
根据实验的需要，目标或探测器可能具有不同的结构和功能。
工作流程电子感应加速器的工作流程可以简单概括为以下几个步骤：1.初始状态：带电粒子进入加速区之前，控制系统将设置电场和磁场的初始值。
这些初始值将决定带电粒子的加速和引导路径。
2.加速：一旦带电粒子进入加速区，控制系统将调节电场和磁场的强度，以使带电粒子获得适当的加速。
带电粒子将沿着预定的轨道加速并改变其速度和方向。
3.目标/探测器：当带电粒子达到所需的速度或能量时，它们将进入目标或探测器。
目标或探测器将接收和测量带电粒子的性质和相互作用。
4.数据分析：通过对目标或探测器上得到的数据进行分析，研究人员可以了解带电粒子经过加速器时的运动和相互作用。
这些数据有助于理解粒子物理学和相关研究。
应用领域电子感应加速器在科学研究和工业应用中具有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：•粒子物理学：电子感应加速器可以用来研究原子核和基本粒子的结构和相互作用。
3涡流、电磁阻尼和电磁驱动[学习目标] 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．一、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．二、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，就像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流．2．金属块中的涡流会产生热量，利用涡流产生的热量可以冶炼金属．三、电磁阻尼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．四、电磁驱动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．判断下列说法的正误．(1)只要磁场变化，即使没有电路，在空间也将产生感生电场．(√)(2)处于变化磁场中的导体，其内部自由电荷定向移动，是由于受到感生电场的作用．(√)(3)涡流跟其他感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的．(√)(4)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热．(×)(5)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律．( √ )(6)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化．( √ )(7)电磁驱动中有感应电流产生，电磁阻尼中没有感应电流产生．( × )一、电磁感应现象中的感生电场 导学探究如图所示，B 增强时，就会在空间激发一个感生电场E .如果E 处空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向移动，产生感应电流．(1)感生电场的方向与感应电流的方向有什么关系？如何判断感生电场的方向？(2)上述情况下，哪种作用扮演了非静电力的角色？答案 (1)感应电流的方向与正电荷定向移动的方向相同．感生电场的方向与正电荷受力的方向相同，因此，感生电场的方向与感应电流的方向相同，感生电场的方向可以用楞次定律来判定．(2)感生电场对自由电荷的作用． 知识深化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 ΔΦΔt计算． 例1 (多选)某空间出现了如图所示的磁场，当磁感应强度变化时，在垂直于磁场的方向上会产生感生电场，有关磁感应强度的变化与感生电场方向的关系，下列描述正确的是( )A ．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向B ．当磁感应强度均匀增大时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向C ．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为顺时针方向D ．当磁感应强度均匀减小时，感生电场的电场线从上向下看应为逆时针方向答案 AD解析 感生电场中磁场的方向用楞次定律来判定，原磁场向上且磁感应强度在增大，在周围有闭合导线的情况下，感应电流的磁场方向应与原磁场方向相反，即感应电流的磁场方向向下，再由右手螺旋定则知感应电流的方向即感生电场的方向从上向下看应为顺时针方向；同理可知，原磁场方向向上且磁感应强度减小时，感生电场的方向从上向下看应为逆时针方向，所以A 、D 正确．针对训练1 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v 0沿逆时针方向匀速转动．若在此空间突然加上方向竖直向上、磁感应强度B 随时间成正比例增加的变化磁场，若运动过程中小球的带电荷量不变，那么( )A ．磁场力对小球一直做正功B ．小球受到的磁场力不断增大C ．小球先沿逆时针方向做减速运动，过一段时间后，沿顺时针方向做加速运动D ．小球仍做匀速圆周运动答案 C解析 因为玻璃圆环所在处有均匀变化的磁场，在周围产生稳定的感应电场，电场力对带正电的小球做功，由楞次定律可判断感生电场方向为顺时针方向，在电场力作用下，小球先沿逆时针方向做减速运动，后沿顺时针方向做加速运动，选项C 正确，D 错误；磁场力方向始终与小球做圆周运动的线速度方向垂直，所以磁场力对小球不做功，选项A 错误；小球的速率先减小到零后增大，开始时B ＝0，F ＝0，小球速率为零时，F ＝0，可知小球受到的磁场力不是不断增大的，选项B 错误．闭合回路(假定其存在)的感应电流方向就表示感生电场的方向．判断思路如下： 假设存在垂直磁场方向的闭合回路→回路中的磁通量变化―――→楞次定律安培定则回路中感应电流的方向―→感生电场的方向二、涡流导学探究如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？答案有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的漩涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流．知识深化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．例2(多选)金属探测器已经广泛应用在考场检测、车站安检等领域，其利用的是电磁感应原理：探测器内的线圈中通以大小与方向快速变化的电流从而产生快速变化的磁场，该磁场会在金属物体内部感应出“涡流”．“涡流”会产生磁场，从而影响原始磁场，导致检测器发出蜂鸣声而报警．下列说法正确的是()A．欲使待检测物内部产生“涡流”，探测器需在待检测物上方不停地晃动B．探测器静止在待检测物上方，待检测物内部仍然可以产生“涡流”C．若待检测物为塑料则不能报警，因为检测区域内没有磁通量变化D．若待检测物为塑料则不能报警，因为待检测物中没有能够自由移动的带电粒子或很少解析因为金属探测器中通的是大小与方向快速变化的电流，以致产生快速变化的磁场，故即使探测器静止在待检测物的上方，待检测物中依然有感应电流产生，A错误，B正确；因为塑料制品近乎于绝缘体，导电性能极差，所以检测区域中并非没有磁通量变化，而是因为塑料内部没有可自由移动的带电粒子或极少，而使得待检测物中无感应电流或电流太小不能引起报警，故C错误，D正确．针对训练2(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害()A．电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅B．探雷器的线圈中要通变化着的电流C．变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成D．变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层答案CD解析电磁炉是采用电磁感应原理，在金属锅上产生涡流，使锅体发热从而加热食物，属于涡流的应用，故A错误；探雷器的线圈中有变化的电流，如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，使仪器报警，这属于涡流的应用，故B错误；变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故C正确；变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层，是为了减小变压器铁芯内产生的涡流，属于涡流的防止，故D正确．三、电磁阻尼和电磁驱动导学探究弹簧上端固定，下端悬挂一个磁体．将磁体托起到某一高度后放开，磁体能上下振动较长时间才停下来．如果在磁体下端放一个固定的闭合线圈，使磁体上下振动时穿过它(如图所示)，磁体就会很快停下来，解释这个现象．答案当磁体穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁体靠近或离开线圈，也就使磁体振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来．电磁阻尼和电磁驱动的比较电磁阻尼电磁驱动不同点成因由导体在磁场中运动形成的由磁场运动而形成的效果安培力方向与导体运动方向相反，为阻力安培力方向与导体运动方向相同，为动力能量转化克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能共同点两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动例3(2017·全国卷Ⅰ)扫描隧道显微镜(STM)可用来探测样品表面原子尺度上的形貌．为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是()答案 A解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化．在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；在B、D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故B、D错误；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故C错误．例4如图所示，蹄形磁体和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当蹄形磁体逆时针转动时()A．线圈将逆时针转动，转速与磁体相同B．线圈将逆时针转动，转速比磁体小C．线圈将逆时针转动，转速比磁体大D．线圈静止不动答案 B解析当蹄形磁体转动时，线圈的磁通量发生变化，从而产生感应电流，产生安培力，故线圈一定会转动，由楞次定律可知，线圈将与磁体同向转动，但转速一定小于磁体的转速，如两者的转速相同，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，B正确，A、C、D错误．电磁阻尼、电磁驱动都是楞次定律“阻碍”的体现．阻碍磁通量的变化，阻碍导体与磁场的相对运动．考点一感生电场1.(多选)如图所示，一个闭合线圈静止于磁场中，由于磁场强弱的变化，而使线圈中产生了感应电动势，下列说法中正确的是()A．使电荷定向移动形成电流的力是磁场力B．磁场变化时，会在空间激发一个电场C．从上往下看，当磁场增强时，线圈中有逆时针方向的感应电流D．使电荷定向移动形成电流的力是电场力答案 BD2.英国物理学家麦克斯韦认为，磁场变化时会在空间激发感生电场．如图所示，一个半径为r 的绝缘细圆环水平放置，环内存在竖直向上的匀强磁场，环上套一带电荷量为＋q 的小球，已知磁感应强度B 随时间均匀增加，其变化率为k ，若小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小是( )A ．0 B.12r 2qk C ．2πr 2qk D ．πr 2qk 答案 D解析 根据法拉第电磁感应定律可知，该磁场变化产生的感生电动势为E ＝ΔB Δt·S ＝k πr 2，小球在环上运动一周，则感生电场对小球的作用力所做功的大小W ＝qE ＝πr 2qk ，故选项D 正确．考点二 涡流3．(多选)(2022·苏州市期末)图中的四个图都与涡流有关，下列说法正确的是( )A ．真空冶炼炉是利用涡流来熔化金属的装置B ．金属探测器是利用被测金属中产生的涡流来进行探测的C ．电磁炉工作时在它的面板上产生涡流加热食物D ．变压器的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠合而成是为了减小涡流答案 ABD解析 真空冶炼炉是利用线圈中的电流做周期性变化，在金属中产生涡流，从而产生大量的热量，熔化金属的，故A 正确；金属探测器中通有变化的电流，遇到金属物体时，被测金属中产生涡流，涡流产生的磁场反过来影响探测器中的电流，从而进行探测，故B 正确；电磁炉工作时，在锅体中产生涡流，加热食物，故C 错误；当变压器中的电流变化时，在其铁芯中将产生涡流，使用硅钢片制成的铁芯可以减小涡流，从而减小能量损失，故D 正确．4.(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法正确的是( )A．探测器内的探测线圈会产生变化的磁场B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流答案AD解析探测器内探测线圈产生变化的磁场，使金属物中产生涡流，A、D正确．5．安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流．如果金属物品通过安检门，金属中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警，关于安检门的说法正确的是()A．安检门能检查出毒贩携带的毒品B．安检门能检查出旅客携带的金属水果刀C．如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作D．安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理答案 B解析安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中的变化的电流产生变化的磁场，会在金属物品中产生涡流，而金属物品中涡流产生的磁场会在线圈中产生感应电流，引起线圈中电流发生变化，从而被探测到，则安检门不能检查出毒贩携带的毒品，选项A、C错误，B正确；安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，选项D错误．6．(多选)(2022·洛阳市期中)电磁炉为新一代炊具，无烟、无明火、无污染、不产生有害气体、无微波辐射、高效节能等是电磁炉的优势所在．电磁炉的工作原理是利用电流通过线圈产生磁场，当磁场通过含铁质锅底部时，会产生无数小涡流，使锅体本身快速发热，然后再加热锅内食物，如图所示．下列相关说法正确的是()A．锅体中的涡流是由恒定的磁场产生的B．锅体中的涡流是由变化的磁场产生的C．磁场越强，电磁炉的加热效果越好D．提高磁场变化的频率，可提高电磁炉的加热效果答案BD解析电磁炉接交流电，其锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，故A错误，B正确；电磁炉的加热效果与磁场的强弱无关，只与磁场的变化快慢有关，根据发热原理可知，提高磁场变化的频率，可增强涡流，提高电磁炉的加热效果，故C错误，D正确．考点三电磁阻尼与电磁驱动7.(2022·徐州市高二期末)如图所示，磁电式电流表的线圈常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，铝框的两端装有转轴，转轴的两边各有一个螺旋弹簧(绕制方向相反)，关于磁电式电流表，下列说法正确的是()A．线圈通电后，由于螺旋弹簧的弹力作用，可以使指针尽快稳定下来B．线圈通电后，由于铝框中的电磁阻尼作用，可以使指针尽快稳定下来C．线圈骨架换成塑料，通电后也可以使指针尽快稳定下来D．在运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，主要是为了增强铝框中的电磁阻尼作用答案 B解析铝框做骨架，当线圈在磁场中转动时，导致通过铝框的磁通量变化，从而产生感应电流，出现安培阻力，使其很快停止摆动，利用了电磁阻尼原理，故A错误，B正确；塑料做骨架因不能导电则起不到电磁阻尼的作用，故C错误；在运输时要把正、负接线柱用导线连在一起，是为了接通回路能在铝框中产生电磁阻尼作用，而不能增强，故D错误．8.甲、乙两个完全相同的铜环均可绕竖直固定轴O1O2旋转，现让它们以相同角速度同时开始转动，由于阻力作用，经相同的时间后停止，若将圆环置于如图所示的匀强磁场中，甲环的转轴与磁场方向垂直，乙环的转轴与磁场方向平行，现让甲、乙两环同时以相同的初始角速度开始转动后，下列判断正确的是()A．甲环先停下B．乙环先停下C．两环同时停下D．两环都不会停下答案 A解析当铜环转动时，乙环一直与磁场方向平行，穿过乙环的磁通量为零，穿过甲环的磁通量不断变化，不断有感应电流产生，甲环受到安培力，安培力阻碍甲环与磁场间的相对运动，故甲环先停止运动，A正确．9.如图所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的．现把一个蹄形磁体移近铜盘，则()A．铜盘的转动将变慢B．铜盘的转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度是否变化，由磁体上下两端的极性决定答案 A10．(多选)位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁体沿着螺线管的轴线以初速度v水平穿过，如图所示，在此过程中()A．磁体做匀速直线运动B．磁体做减速运动C．小车向右做加速运动D．小车先加速后减速答案BC解析磁体水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律知该电流产生的磁场阻碍磁体的运动．同理，磁体穿出时该电流产生的磁场也阻碍磁体的运动，故整个过程中，磁体做减速运动，A项错，B项对；而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右一直做加速运动，C项对，D项错．11.如图所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁体，四个磁极之间的距离相等，当两块磁体以相同的速度匀速向右通过线圈时，线圈始终静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是()A．先向左、后向右B．先向左、后向右、再向左C．一直向右D．一直向左答案 D解析根据楞次定律的“来拒去留”结论可知，当两磁体靠近线圈时，线圈要阻碍其靠近，线圈有向右移动的趋势，受到木板的摩擦力向左，当磁体远离时，线圈要阻碍其远离，仍有向右移动的趋势，受到木板的摩擦力方向仍是向左的，故选项D正确．。
