高中物理 第1章 第7节 涡流（选学）学案 教科版选修3-2-教科版高二选修3-2物理学案VIP免费

学案9涡流(选学)[目标定位]1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害.2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用．一、涡流[问题设计]在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅(图1)，锅内放少许水，给线圈通入交变电流一段时间．再用玻璃杯代替小铁锅，通电时间相同．请回答下列问题：图1(1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？(2)试着解释这种现象．答案(1)通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温不变化(忽略热传导)．(2)线圈接入交变电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场，小铁锅(导体)可以看做是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流，由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热使锅中的水热起来．而玻璃杯中虽然也会产生感生电场，但没有自由移动的电荷故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化．[要点提炼]1．定义：由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流．2．决定因素：磁场变化越快(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大．3．利用：高频感应炉、电磁灶等利用了涡流的热效应；安检门、扫雷器等利用了涡流的磁效应．14．防止：为了减少涡流对电动机、变压器的损害，常用电阻率较大的硅钢做铁芯材料，而且用互相绝缘的薄硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢材料．二、高频感应炉与电磁灶[问题设计]请阅读教材“高频感应炉与电磁灶”的内容，回答下列问题：(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是怎么产生的？答案(1)高频感应炉冶炼金属是利用涡流熔化金属．冶炼锅内装入被冶炼的金属，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．优点：速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中．(2)涡流产生在铁磁材料制成的锅底部，引起涡流的部分是灶内的励磁线圈，它与锅底不接触．电磁灶工作时表面摸上去温度也挺高，是因为其表面与铁锅发生了热传递．三、电磁阻尼[问题设计]1．拨动灵敏电流计指针，拨动停止后观察现象．在两个接线柱上接上一根导线(短路线)，再次拨动指针，拨动停止后再次观察现象，比较两次观察的现象有何不同？答案第一次停止拨动后，可观察到指针要摆动多次，经过一定时间才能停止下来；第二次可发现指针摆幅迅速减小，比不连导线时摆动的时间短得多．2．两次观察到不同的现象，是什么原因造成的？答案这是由于与指针相连的线圈在磁场中摆动时产生了涡流，线圈受到的安培力总是阻碍线圈的转动，使指针摆幅迅速衰减，这样能起到阻尼保护的作用．[要点提炼]1．电磁阻尼：当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，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼．2．应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数．一、对涡流的理解例1下列关于涡流的说法中正确的是()2A．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的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，D错误．答案A二、涡流热效应的应用例2电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变电流，它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点，下列关于电磁炉的说法正确的是()A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热C．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率D．...