课标解读 | 课本要求 | 课标解读 |
1.通过实验，了解涡流现象。 2.能举例说明涡流现象在生产生活中的应用。 3.了解电磁阻尼和电磁驱动。 | 1.物理观念：通过实验，了解电磁阻尼和电磁驱动。 2.科学恩维：了解感生电场，知道感生电动势产生的原因。会判断感生电动势的方向，并会计算它的大小。 3.科学探究：通过实验了解涡流现象，知道涡流是怎样产生的，了解涡流现象的利用和危害。 4.科学态度与责任：通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生产生活中的应用。 |
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自主学习·必备知识
教材研习
教材原句
串口转can要点一 电磁感应现象中的感生电场
麦克斯韦认为，磁场 变化 ①时会在空间激发一种电场。这种电场与静电场 不同 ito粉②，它不是由电荷产生的，我们把它叫作感生电场。如果此刻空间存在闭合导体，导体中的自由电荷就会在感生电场的作用下做定向 运动 提花机③，产生感应电流，也就是说导体中产生了感应电动势。 要点二 涡流
当某线圈中的电流随时间变化时，由于电磁感应，附近的另一个线圈中可能会产生感应电流。实际上，这个线圈 附近 ④的任何 导体 ⑤，如果穿过它的磁通量发生变化，导体内都会产生感应电流。如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的漩涡，所以把它叫作涡 电流 ⑥，简称涡流。
要点三 电磁阻尼和电磁驱动
当导体在磁场中 运动 ⑦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 ⑧。
如果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 ⑨。
自主思考
①均匀变化的磁场和非均匀变化的磁场产生的感生电场有什么不同？周期性变化的磁场产生的感生电场有何特点？
答案：提示 均匀变化的磁场产生恒定的感生电场，非均匀变化的磁场产生变化的感生电场。周期性变化的磁场产生周期性变化的感生电场，且频率相等。
②感生电场和静电场有什么不同？
答案：提示 ①静电场由电荷激发，感生电场由变化的磁场激发。②静电场的电场线不闭合，感生电场的电场线是闭合的。
③哪种作用使导体中的自由电荷做定向运动？自由电荷定向移动的方向与感生电场方向相同吗？
答案：提示 在感生电场的作用下，导体中的自由电荷做定向运动。带正电的自由电荷定向移动方向与感生电场方向相同，带负电的自由电荷定向移动方向与感生电场方向相反。
④当某线圈中的电流随时间变化时，在附近空间会产生什么？
答案：提示 线圈中的电流随时间变化时，在附近空间会产生变化的磁场，变化的磁场在附近空间激发感生电场，这个感生电场是涡旋电场。
⑤导体的特点是什么？
答案：提示 导体是指电阻率很小且易于传导电流的物质。导体中存在大量可自由移动的带电粒子称为载流子。
⑥导体中形成涡电流的原因是什么？
答案：提示 在感生电场作用下，导体中的载流子做定向运动，形成明显的电流。
⑦导体在磁场中运动与磁场相对导体运动，都会在导体中产生感应电流，它们有什么共同特点？
答案：提示 导体相对磁场运动，穿过导体回路的磁通量发生变化，产生感应电流，安培力都阻碍两者间的相对运动。
⑧电磁阻尼过程中能量如何转化？
答案：提示 机械能转化为电能。
⑨电磁驱动过程中能量如何转化？
答案：提示 电能转化为机械能。
名师点睛
1.涡流的本质
涡流的本质是电磁感应现象，与一般导体或线圈的最大区别是导体内自成闭合电路，但它同样遵循法拉第电磁感应定律。
2.电磁阻尼和电磁驱动
两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电流的磁场与导体间的相对运动。
互动探究·关键能力
探究点一 电磁感应现象中的感生电场
情境探究
如图所示，磁感应强度 增大，那么就会在空间激发一个感生电场 。如果 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定向移动，而产生感应电流。
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？
答案：提示 感应电流的方向与正电荷移动的方向相同，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判定。
2.上述情况下，哪种作用力扮演了电源中非静电力的角？
答案：提示 感生电场对自由电荷的作用力。
探究归纳
1.产生
如图所示，当磁场变化时，产生感生电场。感生电场的电场线是与磁场垂直的闭合曲线。
2.方向
闭合环形回路（可假定存在）的电流方向就表示感生电场的方向。依据实际存在的或假定存在的回路，结合楞次定律判定感生电场的方向。
轮椅电机探究应用
例 著名物理学家费曼曾设计过这样一个实验装置：一块绝缘圆板可绕其中心的光滑轴自由转动，在圆板的中部有一个线圈，圆板的四周固定着一圈带电的金属小球，如图所示。当线圈接通电源后，将有图示方向的电流流过，则下列说法正确的是( )
A.接通电源瞬间，圆板不会发生转动
B.线圈中电流的增大或减小都会引起圆板向与线圈中电流方向相同的方向转动
C.接通电源后，保持线圈中电流不变，圆板转动方向与线圈中电流方向相同
D.若金属小球带负电，接通电源瞬间圆板转动方向与线圈中电流方向相同
答案：
解析：线圈接通电源瞬间，变化的磁场产生变化的电场，从而导致带电小球受到电场力，使其转动，故 错误；线圈中电流增大或减小都会引起磁场的变化，从而产生电场，使小球受到电场力，从而转动，但由于电场力与电荷正负有关，故 错误；接通电源后，保持线圈中电流不变，则磁场不变，不会产生电场，小球不受电场力，故 错误；接通电源瞬间小球受到电场力作用而运动，由楞次定律及安培定则可知电场方向与线圈中电流方向相反，由于金属小球带负电，故圆板转动方向与线圈中电流方向相同，故 正确。
解题感悟
判断感生电场方向的思路
迁移应用
1.内壁光滑的塑料管弯成的圆环平放在水平桌面上，环内有一带负电的小球，整个装置处在竖直向下的磁场中，如图所示。当磁场突然增强时，小球( )
A. 沿顺时针方向运动
B.沿逆时针方向运动
转播车C.在原位置附近往复运动
D.仍保持静止状态
答案：
解析：磁场突然增强时，激发出逆时针方向的感生电场，由于小球带负电，故小球沿顺时针方向运动。
2.（多选）关于感生电场，下列说法正确的是( )
A.感生电场的电场线是不闭合的
B.感生电场的存在跟空间是否有闭合电路无关
C.在导体中产生感生电动势的非静电力是感生电场对自由电荷的作用力
ome 103
D.电子感应加速器是利用感生电场对电子加速的设备
答案： ; ;
探究点二 涡流
情境探究
1.高考考场用的金属探测器是一根长的黑扁棒，使用时监考教师手持探测器，在考生前后左右和容易藏东西的部位划过，如藏有金属物品，即便是一粒金属纽扣，探测器也会鸣响。
问：金属探测器的原理是什么？
答案：提示 金属探测器通过其通有交流电的探测线圈，在隐蔽金属中产生涡流，涡流的磁场又影响探测线圈，从而改变原交流电的大小，从而起到探测作用。
探究归纳
1.对涡流的理解
本质 | 电磁感应现象 |
条件 | 穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合回路 |
特点 | 整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大 |
能量转化 | 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能，最终在导体中转化为内能 |
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2.产生涡流的两种情况
（1）导体放在变化的磁场中。
（2）导体进出磁场或在非匀强磁场中运动。
3.应用
（1）涡流热效应的应用：真空冶炼炉。
（2）涡流磁效应的应用：探雷器。
4.涡流的危害与防止
（1）涡流的危害
在各种电机、变压器中，涡流会使铁芯的温度升高，减少线圈绝缘材料的寿命;另外涡流发热要消耗额外的能量，使电机、变压器的效率降低。
（2）涡流的防止
为了减小涡流，变压器、电机中的铁芯不是由整块的钢铁制成，而是用互相绝缘的硅钢片叠压而成。一方面硅钢片的电阻率比一般钢铁的电阻率要大，从而减少损耗;另一方面，每层硅钢片之间都是绝缘的，阻断了涡流的通路，进一步减小了涡流的发热。
探究应用
例 （多选）高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交变电流，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，要使焊接处产生的热量较大可( )
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