思考与讨论
一个单匝线圈落入磁场中，分析它在图示位 置时感应电流的方向和所受安培力的方向。安培 力对线圈的运动有什么影响？ （P27）磁电式电流表使用铝框做线圈骨架 有什么好处？ FA I
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铝框在磁场中转动时产生感应电流，磁场 对感应电流作用力阻碍铝框的转动，指针随着 铝框很快就稳定地指在读数位置上，达到能够 迅速读出数据的功能。
真空冶炼炉
涡流的应用
电磁灶采用了磁场感应涡流的加热原理。它利用陶 瓷玻璃板下方的线圈产生交变磁场，这样，铁锅的 锅底部就处在交变磁场中而产生环状电流（即涡流） 使锅本身高速发热，从而能将饭菜煮熟。
探雷器
金属探测器 安检门的原理：金属探测器的探 头和安检门里都有通着变化电流的线圈。当有 金属靠近时，会在金属中产生涡流，涡流的磁 场会影响线圈中的电流，使仪器报警。
题型一：关于涡流的利用和防止
类型一
电磁阻尼的分析
如图4－7－2所示，一金属球用绝缘细线悬挂于O点， 将金属球拉离平衡位置并释放，金属球摆动过程中经过有 界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界．若不 计空气阻力，则( B ) A．金属球向右穿过磁场后，还能摆至 原来的高度 B．在进入和离开磁场时，金属球中均 有感应电流 C．金属球进入磁场后离平衡位置越近 速度越大，感应电流也越大 D．金属球最终将静止在平衡位置
【习题2】：如如图所示，A、B为大小、形状 均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖 直固定在相同高度．两个相同的磁性小球，同时从 A、B管上端的管口无初速度释放，穿过A管的小球 比穿过B管的小球先落到地面．下面对于两管的描 述可能正确的是（ AD ） A．A管是用塑料制成的， B管是用铜制成的 B．A管是用铝制成的， B管是用胶木制成的 C．A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 D．A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的
第四章
电 磁 感 应 选修3—2
第七节：涡流 电磁阻尼和电磁驱动
在上次课我们学习了一个线圈中的电流变化时，附近 互感 。实际 的另一个线圈中会产生感应电流，这叫_____ 上不但这个线圈中会产生感应电流，靠近线圈中的任 何导体中都会产生感应电流。如图所示，长方体的金 属块上绕有线圈，线圈中通入大小随时间变化的电流 ，变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场在空间激 感生电场）。这个________ 感生电场 为涡旋电场。 发电场（________ 金属块中的自由电子在涡旋电场的作用下，产生涡电 流，简称涡流。 B
联 系
【习题1】：下列关于涡流的说法中正确的是 （ A） A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是 因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感 应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢中不能产生涡流
【解析】：涡流本质上是感应电流，是自身构成 回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A对 B错。涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效 应，C错。硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能 产生涡流，D错。
铁块会被磁化， 与磁铁相互吸 引
铝块不会被磁 化，形成涡流， 与磁铁相互排斥
【变式训练1】：在水平放置的光滑导轨上，沿 导轨固定一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机 玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点 以某一初速度向磁铁滑去。各物块在碰上磁铁前的 运动情况是（BD） A．都做匀速运动 B．甲做加速运动 C．乙做匀速运动 D．丙做匀速运动
类型二
电磁驱动的分析和应用
位于光滑水平面的小车上放置一螺线 管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线 管的轴线水平穿过，如图4－7－5所示， 在此过程中( C )
A．磁铁做匀速直线运动 B．磁铁做减速运动 C．小车向右做加速运动 D．小车先加速后减速 【思路点拨】 本题为电磁驱动，可由楞 次定律判断作用力的方向，再由牛顿第二定律 判断运动情况．
☆ ．思考与讨论……
电动机和变压器的工作原理都跟电磁感应现 象有关，内部都有铁芯结构，为什么电动机和变 压器等的铁芯都不是整块金属，而是用许多相互 绝缘的薄硅钢片叠合而成？
变压器的铁芯
涡流的防止
变压器铁芯中的涡流损耗及改善措施
电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上．线圈 中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯 发热，浪费了能量，还可能损坏电器。用相互绝 缘的薄硅钢片叠合而成的铁芯能够有效的减小涡 流。
二、电磁阻尼
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。
如图，把铝片悬挂在电磁铁的两极间，形成一个摆。 在电磁铁线圈未通电时，铝片可以自由摆动，要经过较长 时间才会停下来。 一旦当电磁铁通电之后，由于穿过运动导体的磁通量 发生变化，铝片内将产生感应电流。感应电流使铝片受到 的安培力的作用，安培力阻碍铝片的运动，使铝片迅速停 止摆动。
E
像其他电流一样，金属块中的涡流也要产生热量， 如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也 很多。
Q I Rt
2
涡流在生活生产中有哪些应用？
涡流的利用
高频感应炉：利用涡流的热效应来熔化金属 。炉外有线圈，线圈中通入反复变化的电流，炉 内的金属中产生涡流，涡流产生的热量使金属融 化。
高频感应炉优点：速 度快，温度易控制，整个 过程在真空中进行，能避 免有害杂质混入被冶炼的 金属中，适于冶炼特种合 金和特种钢。
三、电磁驱动
磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受 到安培力磁阻尼与电磁驱动的比较
电磁阻尼 电磁驱动
区 别
由于磁场相对于 产生电流 由于导体在磁 导体运动，导体 的原因 场中运动 中产生感应电流 安培力方向与 导体受安培力方 安培力 导体运动方向 向与导体运动方 方向 相反，阻碍导 向相同，推动导 体运动 体运动 都属于电磁感应现象，安培力的作用效 果都是阻碍导体与磁场间发生相对运动
题型二：电磁阻尼的分析
【解析】：选AD. 磁性小球穿过金属圆管过程中，将圆管看 做由许多金属圆环组成，小球的磁场使每个圆 环中产生感应电流，据楞次定律，该电流阻碍 磁性小球的下落，小球向下运动的加速度小于 重力加速度； 小球在塑料、胶木等非金属材料圆管中不 会产生感应电流，小球仍然做自由落体运动， 穿过塑料、胶木圆管的时间比穿过金属圆管的 时间少．
【变式2】：变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压 而成的，而不是采用一整块硅钢，这是因为（BD ） A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减少放出的热量
【解析】：不使用整块硅钢而采用很薄的硅钢 片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电 能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采 取的措施.
图4－7－5
变式训练
2.如图4－7－6所示，把一个闭合线 框放在蹄形磁体的两磁极之间，蹄形磁体 可以绕竖直轴转动，闭合线框也可以绕竖 直轴转动，当蹄形磁体逆时针(从上往下 看)转动时，有关线圈的运动下列说法正 确的是( ) 图4－7－6 A．线圈将顺时针方向转动 B．线圈仍保持静止 C．线圈将逆时针方向转动，转速与磁铁相同 D．线圈将逆时针方向转动，转速比磁铁小 解析：选D.根据电磁驱动，磁铁转动，线圈会 产生感应电流和受到安培力作用，这个安培力驱动 线圈运动，其转动的效果是阻碍它们的相对运动， 因此线圈转动方向与磁铁相同，但转速比磁铁小．