高中物理 第一章 电磁感应 第七节 涡流现象及其应用学案 粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理学案VIP免费

第七节涡流现象及其应用[学习目标]1.知道涡流的产生原因.2.了解电磁灶和涡流加热原理.3.了解涡流现象的应用——涡流制动和涡流探测．一、涡流现象[导学探究]如图1所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？图1答案有．变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．[知识梳理]1．涡流：在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，在整个导体中，就形成一圈圈环绕导体轴线流动的感应电流，就好像水中的旋涡一样，这种产生感应电流的现象称为涡流现象．2．涡流大小的决定因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)涡流也是一种感应电流．()(2)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热．()(3)涡流是一种有害的电磁感应现象．()答案(1)√(2)×(3)×二、电磁灶与涡流加热[导学探究]高频感应炉结构如图2所示，电磁灶的结构如图3所示．1图2图3结合电磁感应的条件回答下列问题：(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样产生的？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．[知识梳理]感应加热的定义及其应用(1)利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流，导体中电流可以发热，使金属受热甚至熔化．(2)应用：高频感应炉冶炼金属，用高频塑料热压机过塑，涡流热疗系统用于治疗．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)电磁灶可以放砂锅烹煮食物．()(2)电磁灶用铁锅时要谨慎，勺子把要绝缘，防止触电．()(3)高频感应炉利用高频电流产生的焦耳热冶炼金属．()(4)高频感应炉利用金属块中的涡流产生焦耳热冶炼金属．()答案(1)×(2)×(3)×(4)√2三、涡流制动与涡流探测[导学探究]如图4把高速旋转的铝盘放在蹄形磁铁之间，铝盘会发生什么现象，为什么？图4答案铝盘会很快停止转动，原因：铝盘在蹄形磁铁的磁场中转动，会在铝盘中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩．从而使铝盘快速停止转动．[知识梳理]涡流制动、涡流探测和涡流的防止(1)涡流制动：当导体在磁场中运动时，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与磁场的相对运动，这种现象称为涡流制动．这种制动方式常应用于电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等．(2)涡流探测：涡流金属探测器具有一个通过一定频率交变电流的探测线圈，该线圈产生的交变磁场在金属物中激起涡流，涡流的变化会反过来影响探测线圈，改变探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物．(3)在生产和生活中，有时也要避免涡流效应．要减小电机、变压器的铁芯在工作时产生的涡流，可采用的方法是把整块铁芯改成用薄片叠压的铁芯，增大回路电阻．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)电磁制动发生的过程，存在机械能向内能的转化．()(2)电磁制动中的感应电流，受到的安培力为阻力．()(3)利用涡流金属探测器，可以探测出违法分子携带的毒品．()答案(1)√(2)√(3)×一、涡流的理解、利用和防止1．产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中．(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．2．产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能．3(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能．例1(多选)如图5所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就会产生感应电流，感应电流通过焊缝产...