高中物理 第一章 电磁感应 第7节 涡流（选学）教学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理教学案

第 7 节 涡__流(选学)一、涡流1．涡流的概念由于电磁感应，在整块金属导体内部会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，如图 171 所示。图 1712．特点整块金属的电阻很小，涡流往往很大。3．涡流的危害(1)涡流在金属块内部释放出大量的焦耳热，会使铁芯温度升高，缩短线圈绝缘材料的寿命。(2)涡流的热效应会消耗能量，使变压器、电动机的效率降低。4．涡流危害的防止为了降低涡流造成的损耗，将铁芯用相互绝缘的薄硅钢片叠合而成，减小回路的横截面积，增大回路电阻，从而减弱涡流。二、涡流的应用1．高频感应炉冶炼金属(1)原理：涡流感应加热。1.把金属块放入变化的磁场中，由于电磁感应，在金属块中产生的感应电流叫做涡流。由于金属块的电阻一般很小，因此涡流的热功率较大。2．在日常生活中要防止有害涡流，如变压器铁芯中的涡流会使铁芯温度升高，缩短线圈绝缘材料的寿命；还要利用有益涡流，如高频感应炉冶炼金属，利用电磁灶来烹饪。3．导体在磁场中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，总是阻碍导体的运动，即电磁阻尼。(2)优点① 非接触式加热，热源和受热物体可以不直接接触。② 加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象。③ 容易控制温度，提高加工精度。④ 可实现局部加热。⑤ 可实现自动化控制。⑥ 可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。2．电磁灶(1)原理：磁场感应涡流加热。(2)优点① 通过锅底涡流发热，不存在能量传递过程中的损耗，热效率高。② 锅直接发热，无明火和炊烟、清洁、安全。③ 功能多。3．电磁阻尼(1)原理：导体相对于磁场运动，在导体中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力阻碍导体的运动。(2)应用：电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等。4．电磁驱动(1)概念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，这种作用常称为电磁驱动。(2)电磁驱动的原理如图 172 所示，当转动蹄形磁铁时，穿过线圈的磁通量发生变化，例如线圈处于图中所示的初始状态时，穿过线圈的磁通量为零，蹄形磁铁一转动，穿过线圈的磁通量就增加了，根据楞次定律，此时线圈中就会有感应电流产生，以阻碍磁通量的增加，感应电流使线圈受到安培力的作用，因而线圈会跟着一起转动起来。图 172[说明] 线圈转动方向与磁铁转动方向相同，但转速一定小于磁铁的转速，即同向异步。(3)应用：交流感应电动机。1．自主思考——...