高中物理 第1章 电磁感应 第3节 电磁感应定律的应用教师用书 鲁科版选修3-2-鲁科版高中选修3-2物理学案VIP免费

第3节电磁感应定律的应用学习目标知识脉络1.了解涡流现象，知道涡流是如何产生的．(重点)2.知道涡流的利与弊，以及在生产、生活中的应用．(重点)3.知道磁卡和动圈式话筒的工作原理.涡流及其应用1．定义将整块金属放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部所产生的旋涡状的感应电流．2．利用新型炉具电磁炉就是利用涡流原理制成的，其优点是热效率高；无烟火，无毒气、废气，被称为“绿色炉具”．3．防止为减小涡流，电动机、变压器铁芯是用外表涂有绝缘材料的薄硅钢片叠成的，而不采用整块硅钢铁芯，这样减少发热，降低能耗，提高了设备的工作效率．1．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．(√)2．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×)3．涡流有热效应，但没有磁效应．(×)在使用电磁炉时，所有的锅具都能用吗？【提示】不是．如图131所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水，给线圈通入变化的电流，一段时间后，一个容器中水温升高．请探究以下几个问题：1图131探讨1：线圈通入电流在本题中的作用是什么？【提示】电流磁效应．探讨2：线圈通入变化的电流后，小铁锅和玻璃杯中的水哪个水温升高？为什么？【提示】小铁锅中的水．通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，铁锅是导体，在其内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温．1．涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流产生的条件是穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡．2．产生涡流的两种常见方式(1)利用变化磁场：把块状金属导体放在变化的磁场中．(2)利用相对运动：让块状金属导体进、出磁场或在非匀强磁场中运动．3．能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化为电能，电能最终在金属中转化为内能．(1)块状金属导体处在变化磁场中，则磁场能转化为电能并最终转化为内能．(2)块状金属导体自由进出磁场或在非匀强磁场中运动，则机械能转化为电能最终转化为内能．(3)若有其他力作用在块状金属导体上维持其运动，则其他形式能转化为电能最终转化为内能．1．电磁炉是利用电磁感应引起的涡流加热的原理来工作的，它主要是由感应加热线圈、灶台台板和烹饪锅等组成，如图132所示．电磁炉的台面下布满了线圈，当通过高频交流电时，在台板和金属锅之间产生交变磁场，磁感线穿过锅体，产生感应电流——涡流，这种感应电流在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的．下列可导致加热效果明显的是()图132A．交流电的频率增加B．交流电的频率降低C．将金属锅换成陶瓷锅D．将底面积较大的锅换成底面积较小的锅【解析】逐项分析如下：选项诊断结论A交流电的频率增加，说明电流变化快，所产生的磁场变化快，产生的感应电动势大，产生的涡流大，加热效果越明显√B与A选项相反×C陶瓷锅不能形成涡流×2D锅底面积越小，形成涡流的范围越小，加热效果差×【答案】A2．(多选)如图133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，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则()图133A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，环滚上的高度等于hC．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于hD．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h【解析】若是匀强磁场，金属环中无涡流产生，无机械能损失；若是非匀强磁场，金属环中有涡流产生，机械能损失转化为内能．【答案】BD涡流中能量问题的处理技巧当导体在非匀强磁场中运动时，导体中产生的涡流与磁场相互作用产生一个阻碍导体与磁场相对运动的安培力，从而使机械能转化为电能再转化为内能，即电磁阻尼现象．使电学测量仪表指针尽快停下来的电磁阻尼，电气机车的电磁制动器等都是根据这一效应制作的，处理此类问题的关键是利用能量转化与守恒定律．磁卡和动圈式话筒1．磁卡工作原理磁卡信息的录入是利用了电流的磁效应；信息的读取与录入过程相反，利用了电磁感应原理．2．动圈式话筒...