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19.5 涡流、电磁阻尼、电磁驱动
要点一.涡流
1.定义
在变化的磁场中的导体内产生的感应电流，就像水中的漩涡。
所以把它叫作涡电流，简称涡流。
2.本质及特点
1.本质
涡流的本质是电磁感应现象.
与一般导体或线圈的区别是：金属块自称闭合回路，但是同样遵循电磁感应定律. 2.特点
若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。
3.大小
涡流大小的决定因素：E=n ∆B
∆t S I=E
R ①磁场变化越快(ΔB
Δt 越大)，涡流越大。
②导体的横截面积S 越大,涡流越大。
③导体材料的电阻率越小，涡流越大。
4.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。
5.对涡流的能量转化
伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。
（1）金属块放在变化的磁场中：磁场能转化为电能，最终转化为内能。
（2）如果是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
电磁炉的工作原理
管道高频焊机可以对由钢板卷成的圆管。
《涡流、电磁阻尼和电磁驱动》知识清单一、涡流1、定义当线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，在附近的导体中会产生感应电流。
这种电流在导体中自成闭合回路，很像水的漩涡，所以把它叫做涡流。
2、产生条件导体在变化的磁场中，或者导体在磁场中运动。
3、特点涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律。
涡流具有热效应、磁效应和机械效应。
4、热效应由于涡流在导体中会产生电阻，从而使导体发热。
例如，变压器、电动机等设备中的铁芯在工作时会产生涡流，导致能量损耗和温度升高。
为了减小涡流带来的热损耗，通常采用电阻率较大的硅钢片叠成铁芯，并且硅钢片之间涂有绝缘漆，以增大电阻，减小涡流。
5、磁效应涡流会产生磁场，这个磁场会对原磁场产生影响。
例如，在电磁阻尼和电磁驱动现象中，涡流产生的磁场就起到了重要的作用。
6、机械效应在一些特殊的装置中，涡流可以产生机械力，实现特定的功能。
比如，利用涡流制成的电磁阻尼器可以用于减缓机械运动的速度。
二、电磁阻尼1、定义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、实例（1）灵敏电流计在灵敏电流计中，线圈在磁场中转动时会产生涡流，涡流受到的安培力阻碍线圈的转动，使线圈能够迅速稳定下来，从而准确地测量电流。
（2）磁电式仪表磁电式仪表的线圈在磁场中转动时，也会产生电磁阻尼，使指针能够迅速稳定地指示测量值。
（3）荡秋千如果秋千的摆杆是金属制成的，并且处于磁场中，那么在摆动过程中就会产生涡流，从而受到电磁阻尼，使秋千很快停下。
3、应用电磁阻尼在很多领域都有应用，比如电气机车和磁悬浮列车中的制动装置，就是利用电磁阻尼来实现快速制动的。
三、电磁驱动1、定义如果磁场相对于导体运动，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，这种作用称为电磁驱动。
2、实例（1）交流感应电动机交流感应电动机的工作原理就是电磁驱动。
第七节涡流、电磁阻尼和电磁驱动
教学目标：
（一）知识与技能
1．知道涡流是如何产生的。
2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。
3．知道电磁阻尼和电磁驱动。
（二）过程与方法
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。
（三）情感、态度与价值观
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。
教学重点：
1．涡流的概念及其应用。
2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
教学难点：电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
教学方法：通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验
教学用具：电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。
教学过程：
（一）引入新课
出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？
它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。
为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。
（二）进行新课
1、涡流
［演示1］涡流生热实验。
在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2mm的铁
板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。
在原线圈接交
流电。
几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。
为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。
安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？
当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。
这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。
课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。
因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。
而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。
2、电磁阻尼
阅读教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。
导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，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。
［演示2］电磁阻尼。
按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程
中受到的电磁阻尼现象。
［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到
某高度后释放，磁铁能振动较长时间才停下来。
如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会很快停下来。
上述现象说明了什么？
当磁铁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铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力相对较大，因而磁铁会很快停下来。
3、电磁驱动
［演示4］电磁驱动。
演示教材31页的演示实验。
引导学生观察并解释实验现象。
磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。
交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。
简要介绍交流感应电动机的工作过程。
（三）实例探究
【例1】如图所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（AD）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高
的越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高
的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
巩固练习
1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（B）
A．铝环的滚动速度将越来越小
B．铝环将保持匀速滚动
C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极
D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变
2．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，
设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则
（BD）
A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h
B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h
C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h
D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有
一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做
减速运动，则小球的材料可能是（CD）
A．铁 B．木 C．铜 D．铝
4．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平
导轨上，条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线
在圆环圆心，并与环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做
减速运动．（选填“加速”、“匀速”或“减速”）
5．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（B）
A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点
C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
小结：涡流的产生原理，电磁阻尼和电磁驱动的原理及以
及与能量观点的结合分析。
作业：
1、认真阅读教材。
2、思考并完成“问题与练习”中的习题。
3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，课后交流。
