高中物理人教版（新教材）選考必修第二冊第3節，渦流、電磁阻尼以及電磁驅動的學習目標要求，涉及核心素養與關鍵能力，包括：了解那感生電場的概念，明確渦流、電磁驅動、電磁阻尼的概念，理解渦流產生的原理，理解電磁驅動和電磁阻尼之原理，知曉其在生產、生活里的應用；科學思維方面，能于問題情境中應用渦流原理來分析，科學探究方面，通過實驗探究去分析電磁阻尼和電磁驅動的原理，關鍵能力方面，具備應用物理原理剖析實際問題的能力。第一步，電磁感應現象里存在感生電場，其中，感生電場是麥克斯韋所認為的，磁場產生變化之時會于空間激發出來的一種電場，這種電場就被稱作感生電場，由感生電場使得電子加速的設備是電子感應加速器，其是利用感生電場來讓電子加速的，當電磁鐵線圈里電流的大小以及方向出現變化的時候，所產生的感生電場會讓電子加速，而由感生電場產生的電動勢被叫做感生電動勢，對它們進行判斷，感生電場線是閉合的，這一說法是正確的，如果磁場發生變化，就算沒有電路，在空間也會產生感生電場，這一說法也是正確的。 #。處在變化磁場里的導體，其內部自由電荷會發生定向移動，這是因為受到了感生電場的作用 ，二、渦流，1．定義：在變化磁場里導體內產生的感應電流，類似水中漩渦，故而稱作渦電流，簡稱為渦流 ，2．應用，(1)渦流熱效應的應用：像真空冶煉爐 ，(2)渦流磁效應的應用：比如探雷器、安檢門 ，3．防止，電動機、變壓器等設備里為避免鐵芯中渦流過大致使浪費能量且損壞電器，應采取如下措施 。(1)途徑一：把鐵芯材料的電阻率予以增大 。，(2)途徑二：將用相互絕緣的硅鋼片疊成的鐵芯用來替代整塊硅鋼鐵芯 。〖判一判〗(1)渦流同樣是一種感應電流 。(√)(2)當導體中有渦流的時候 ，導體并沒有和其他元件構成閉合回路 ，所以導體不會發熱 。(×)(3)借助渦流制作而成的探測器也能夠探測毒品 。(×)(4)渦流是一種有害的電磁感應現象 。(×)三、電磁阻尼與電磁驅動，1.電磁阻尼，(1)產生情況是，當導體于磁場里運動時貝語網校，感應電流會致使導體受到安培力，而安培力的方向始終是阻礙導體運動的那種現象。(2)應用方面，電學儀表借助電磁阻尼讓指針迅速停下來，以利于讀數。2.電磁驅動，(1)產生情形為，如果磁場相對于導體轉動，在導體中會產出感應電流，感應電流使導體受到安培力的作用，安培力促使導體運動起來。(2)應用實例是交流感應電動機。思考一下，感應電流所受到的安培力必然是阻力嗎，答案是能夠是阻力，也能夠是動力。
去探究1電磁感應現象里的感生電場情境導入，像如圖那樣呈現，當B增強之時，就會在空間之中激發一個感生電場E，要是E處空間存在閉合導體，那么導體里的自由電荷就會在電場力的作用之下進行定向移動，進而產生感應電流。(1)感生電場的方向跟感應電流的方向存在著怎樣的關系呢？要怎樣去判斷感生電場的方向呢？(2)在上述那種情況之下，是哪種作用充當了非靜電力的角色呢？答案是，感應電流方向跟正電荷定向移動方向一樣，感生電場方向與正電荷受力方向相同，所以，感生電場方向和感應電流方向一樣，感生電場方向能夠借助楞次定律去判定 。感生電場對自由電荷有作用 。歸結開來有所拓展，對于感生電場的理解，變化的磁場周邊會產生感生電場，哪怕閉合電路不存在也會產生 。要是在變化磁場里放置一個閉合電路，自由電荷受感生電場作用就會發生定向移動 。感生電場能夠用電場線進行形象描述 。感生電場屬于一種漩渦電場，其電場線呈現閉合狀態，然而靜電場的電場線并非閉合。(3)感生電場的方向依規依據楞次定律運用右手螺旋定則予以判斷，感生電動勢的大小依靠法拉第電磁感應定律E＝neqf(ΔΦ,Δt)進行計算。2．感生電場跟靜電場存在區別，靜電場是由電荷激發而成，感生電場是由變化的磁場激發產生，靜電場的電場線不閉合，始終是始于正電荷或者無窮遠處，終止于負電荷或者無窮遠處，不會閉合、不會交錯、也不會相切，感生電場的電場線是閉合曲線，沒有終點以及起點，單位正電荷于靜電場中沿閉合路徑運動一周之時，電場力所做的功為零，單位正電荷在感生電場中沿閉合路徑運動一周之際，電場力所做的功不為零，正電荷所受電場力的方向跟靜電場的方向相一致，沿著電場線的切線方向，感生電場方向是依據磁場的變化情形由楞次定律以及安培定則判斷出來的，如圖所示，在內壁光滑、水平放置的玻璃圓環內，有一直徑略小于圓環口徑的帶正電的小球，正以速率v0沿逆時針方向勻速轉動。若在此空間，突然加上方向是豎直向上的，磁感應強度B隨時間成正比例增加的變化磁場高中物理必修2課本，若運動過程中小球的帶電荷量保持不變，那么，洛倫茲力對小球始終不做正功，B選項中小球受到的洛倫茲力并非持續增大，D選項中小球不會一直做勻速圓周運動，A選項中洛倫茲力對小球一直做正功的說法錯誤，C選項中小球先是沿逆時針方向做減速運動，過了一段時間后，會沿順時針方向做加速運動，答案為此選項C，解析是因為玻璃圓環所在處具備均勻變化的磁場，在其周圍會產生穩定的感生電場，電場力會對帶正電的小球做功，依據楞次定律能夠判斷出感生電場方向是順時針方向，在電場力作用下，小球先沿逆時針方向做減速運動，之后沿順時針方向做加速運動，此選項C正確，D選項錯誤，洛倫茲力方向一直與小球做圓周運動的線速度方向相互垂直，所以洛倫茲力對小球不做功，此選項A錯誤。小球的速率先是減小至零然后再增大，剛開始時B等于0，F等于0，小球速率為零時，F也等于0，由此可知小球受到的洛倫茲力不是持續增大的，此選項B錯誤。首先，渦流屬于一種特殊類型的感應電流，金屬塊之中產生渦流所需要滿足的條件是，穿過該金屬塊的磁通量出現變化，渦流的大小與磁通量的變化率呈現成正比關系。其次，渦流產發熱功率的大小，除了和渦流大小存在關聯之外，還和金屬的電阻有關系，在實際面臨的問題當中，是通過改變金屬的電阻進而改變其產熱功率，對渦流的應用問題進行分析解答時，最為關鍵的要點是明確決定渦流大小的因素，電源電流變化的速度越快，所產生的感應電動勢就越大，感應電流也就越大。根據Q＝I2Rt能夠知曉，當電流處于相同情形時，電阻要是越大的話高中物理必修2課本，時間倘若越長，那么所產生的熱量就會越多。下面關于渦流相關內容，其中錯誤的是，真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置，家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產生的，阻尼擺擺動時產生的渦流總是阻礙其運動，變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流 。答案是B 。解析為，真空冶煉爐是利用渦流產熱來熔化金屬的，要想產生渦流必須是變化的磁場，因為變化磁場才能產生電場產生渦流，根據楞次定律可知阻尼擺擺動時產的渦流總是阻礙其運動，渦流會造成能量損失所以變壓器鐵芯用相互絕緣硅鋼片疊成是為減小渦流造成能量損失 。針對訓練1，多選，機場的安檢門能夠利用渦流來探測人身上所攜帶的金屬物品，安檢門里面連接有線圈，線圈當中通上交變電流，關于它的工作原理，下面說法正確的是：人身上攜帶的金屬物品會被地磁場磁化，在線圈里產生感應電流；人體在線圈交變電流產生的磁場當中運動，產生感應電動勢并在金屬物品之間激發感應電流；線圈產生的交變磁場會在金屬物品內部產生交變的感應電流；金屬物品里面感應電流產生的交變磁場會在線圈中引發感應電流。答案是CD。解析為：一般類型的金屬物品不一定能夠被磁化，還由于地磁場非常微弱，即便金屬被磁化其磁性也十分微弱，鑒于人體電阻頗高，并且通常情況下不會同金屬物品構建成回路，所以A與B錯誤；安檢門借助渦流來探測金屬物品，其工作緣由是：線圈之內接通交變電流從而產生交變磁場，致使金屬物品之中生成渦流，所以C是正確的；該渦流所產生的磁場又會在線圈里引發感應電流，而線圈中交變電流的變化能夠被檢測出來，故D正確 。探究3電磁阻尼和電磁驅動、電磁阻尼與電磁驅動兩者之間的比較，首先是電磁阻尼，接著是電磁驅動，對于它們的不同點，成因來看，是因為導體在磁場里進行運動進而產生感應電流 ，所以使得導體受到安培力；而就電磁驅動而言，是在磁場做運動引發磁通量產生變化從而形成感應電流,進而致使導體受到安培力。 從效果方面講，導體受到之安培力的方向與導體運動方向相反 ，此情況下會阻礙導體運動；而電磁驅動中，導體受到之安培力矢量方向卻和導體運動取向一樣故而推動導體運動。 從能量轉化角度的意義去敘述又是這樣，電磁阻尼里導體克服安培力做功課 ，會有其它形式的能轉化為電能這種現象以后最終轉化為內能；電磁驅動這里，基于電磁感應情況磁場能轉化為電能 ，通過安培力進一步做功 ，電能接下來就轉化為導體具體的機械能。之后是聯系部分，都屬于電磁感應狀態下的現象 ，電磁阻尼和電磁驅動之中的安培力都會阻礙導體跟磁體之間的相對運動。〖例3〗(多選)如圖所示 ，蹄形磁體和矩形線圈均可繞豎直軸OO′轉動。當從上向下進行觀察時，要是磁鐵呈現逆時針轉動的狀態，那么，線圈將會出現逆時針轉動的情況，而且其轉速比磁體要小，此為其一；其二，線圈轉動之時會產生方向出現變化的電流，這是必然的；其三，線圈轉動的時候感應電流的方向絕不會始終是abcda ，答案是BC ；其解析為，依據楞次定律的推廣含義能夠知道，線圈會與磁體朝著相同方向轉動，不過轉動的角速度肯定會小于磁體轉動的角速度，要是兩者相等，磁感線跟線圈就會處于相對靜止的狀態，線圈便不會切割磁感線，也就不會產生感應電流，進而線圈不會轉動，所以A項是錯誤的，B項是正確的；當磁體逆時針轉動時，等同于固定住磁鐵，讓線圈順時針轉動，進而切割磁感線，產生感應電流，在磁鐵持續轉動的進程中，致使線圈abcd中的磁通量時而正向穿過且增大或者減小，時而反向穿過且增大或者減小，所以感應電流的方向肯定會發生改變，因此C項是正確的，D項是錯誤的。首先來看〖例4〗，它出自2017年全國卷Ⅰ，題號是18，掃描隧道顯微鏡也就是STM能夠用來探測樣品表面在原子尺度上的形貌哦。為了能夠有效地去隔離外界振動對于STM的那種擾動，就在圓底盤周邊沿著它的徑向對稱地安裝若干對紫銅薄板，并且還要施加磁場來迅速讓它的微小振動達到衰減，就如同圖中所展示的那樣哦。在沒有擾動的時候呢，需要按照下列四種方案去對紫銅薄板施加恒磁場；當出現擾動之后呀，針對紫銅薄板上下以及左右振動的衰減來說最有效的方案就是后面所給的〖答案〗A啦。再看〖解析〗部分，感應電流產生的條件為閉合回路當中的磁通量發生改變喲。于A圖里，當系統振動之際，紫銅薄板會跟著上下以及左右去振動，處在磁場中的部分時而多時而少，磁通量出現變化，進而產生感應電流，受到安培力，對系統的振動起到阻礙作用；在B、D圖里面，唯有紫銅薄板左右振動才會產生感應電流，而上下振動不會有電流產生；在C圖當中，不管紫銅薄板上下振動還是左右振動，都不會產生感應電流，所以選項A是正確的，B、C、D是錯誤的。針對訓練2，如圖呈示的狀況，有著四根長度等同的管，以及磁鐵、鐵塊，其中C里面的鋁管并不閉合，可其他兩根鋁管與鐵管都是閉合的，它們在同一豎直平面內呈豎直放置，分別把磁鐵和鐵塊沿著管的中心軸線從管的上端由靜止狀態予以釋放，將空氣阻力忽略不計，那么下列關于磁鐵和鐵塊穿過管的運動時間的說法是正確的，A選項，tA>tB=tC=tD，B選項，tC=tA=tB=tD，C選項，tC>tA=tB=tD，D選項，tC=tA>tB=tD，答案是A，解析為，A中的閉合鋁管不會被磁鐵磁化，但是當磁鐵穿過鋁管的進程中，鋁管能夠被看成很多圈水平放置的鋁圈，依據楞次定律可知，鋁圈會發生電磁感應現象，對磁鐵的相對運動形成阻礙，而C中的鋁管不閉合，所以磁鐵穿過鋁管的過程不會發生電磁感應現象，磁鐵做自由落體運動，鐵塊在B中的鋁管和D中的鐵管里都做自由落體運動，所以磁鐵和鐵塊在管中運動時間滿足tA>tC=tB=tD，所以選項A是正確的 。，1.（電磁感應現象里的感生電場），如圖所示，存在一個水平放置著的玻璃圓環形小槽，，槽內是光滑的，，槽的寬度以及深度在各處都是相同的。，現將那個直徑略微小于槽寬的帶正電小球放置在槽中，，讓它獲取到一初速度v0，，與此同時，出現了一個變化的磁場，，該磁場垂直穿過玻璃圓環形小槽外徑所在的區域，，那磁感應強度的大小跟時間成正比例增大，，其方向是豎直向下的。設小球在運動的時候電荷量保持不變，那么，小球需要的向心力大小是不斷增大的，當磁感應強度隨著時間均勻增大之際，會產生一個恒定的感生電場，依據楞次定律可知，電場方向是沿逆時針的，因為小球帶正電，所以電場力對小球做正功，致使小球速率逐漸變大，向心力也跟著增大，所以選項A是錯誤的，選項B是正確的，洛倫茲力對運動電荷是不做功的，所以選項C是錯誤的，帶電小球所受洛倫茲力F等于qvB，它會隨磁感應強度B和速率v的增大而加大，同時B和t成正比，那么F和t不成正比，所以選項D是錯誤的。2.（渦流現象及應用）（多選），如圖所示，這是冶煉金屬的高頻感應爐的示意圖，其中高頻感應爐里裝著待冶煉的金屬，當線圈里通有電流時，是通過產生渦流來熔化金屬的。接下來關于高頻感應爐的相關要點闡述如下，其所涉及的說法當中，正確的是()，A選項表明，高頻感應爐的那種線圈之中必然要貫通有變化著的電流，如此才會生成渦流，沒錯吧；B選項則稱，高頻感應爐的線圈里通有恒定的電流，也能夠產生渦流，這對嗎；C選項指出，高頻感應爐是經利用其線圈之中的電流所產生的焦耳熱致使金屬熔化的，是這樣嗎；D選項說，高頻感應爐是借助爐內金屬里的渦流的熱效應讓金屬熔化的，對不對呢。〖答案〗AD〖解析〗變化的電流才能夠產生變化的磁場，進而引發感應爐里的磁通量出現變化，使得待冶煉的金屬產生感應電流(渦流)呀；恒定的電流不會促使感應爐里的磁通量產生變化，待冶煉的金屬內部不會產生渦流，選項A正確，B錯誤哦；當感應爐里面裝入了待冶煉的金屬時，會在金屬之中產生渦流，并且會使金屬熔化，高頻感應爐可不是利用線圈中的電流產生的焦耳熱讓金屬熔化啊，選項C錯誤，D正確呢。3．(渦流現象及應用)，對于下列講述關于渦流正確性情況的說法，正確的一項是()，先是 A 這種陳述，即渦流它跟平常時候常見的感應電流這樣的情形一致沒有異樣，都是由于穿過導體的磁通量發生變化進而產生的，接著是 B 項，渦流并非感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流，然后是 C 說渦流有熱效應，然而卻沒有磁效應，最后是 D 表述在硅鋼片中不能產生渦流。〖答案〗A〖解析〗渦流的本質是電磁感應現象里產生的感應電流，只是由金屬塊自身構成回路，它既有熱效應，也有磁效應，所以 A 正確，B、C 錯誤；硅鋼片中產生的渦流較小，D 錯誤。4．（電磁阻尼與電磁驅動），如下圖示，光滑水平絕緣面上有兩個金屬環，它們靜止于該平面上，其中環1是豎直放置的，環2是水平放置的，并且二者均處在中間分割線上，在處于平面中間分割線正上方的位置，有一條形磁體，當磁體沿著中間分割線向右運動時，下述說法正確的是（），A．兩環都會向右運動，B．兩環都會向左運動，C．環1會靜止，環2會向右運動，D．兩環都會靜止，〖答案〗C，〖解析〗條形磁體向右運動之時，環1中的磁通量維持為零不發生改變，不存在感應電流，依舊靜止；環2中的磁通量發生變化，依據楞次定律，為了阻礙磁通量的變化，感應電流的效果使得環2向右運動，選項C正確 。