高中物理 第一章 电磁感应 第七节 涡流现象及其应用讲义（含解析）粤教版选修3-2-粤教版高二选修3-2物理教案VIP免费

涡流现象及其应用1．在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象，导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流越大。2．电磁灶是通过锅底涡流发热，不存在热量在传递过程中的损耗，所以它的热效率高。3．在涡流制动中，安培力做负功，把机械能转化为电能。一、涡流现象1．定义在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象，如图171所示。图1712．影响因素(1)导体的外周长。(2)交变磁场的频率。(3)导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。二、涡流的应用与防止1．电磁灶(1)原理：电磁灶采用了磁场感应涡流的加热原理。(2)优点：①涡流发热，不存在热量在传递过程中的损耗，热效率高，耗电量少。②无明火和炊烟，没有因加热产生的废气，清洁、环保、安全。③功能齐全。2．高频感应加热(1)原理：涡流感应加热。(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。(3)其他应用：高频塑料热压机，涡流热疗系统等。3．涡流制动与涡流探测(1)涡流制动：①原理：金属盘与磁场发生相对运动时，会在金属盘中激起涡流，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。②应用：电表的阻尼制动，高速机车制动的涡流闸等。(2)涡流探测①原理：探测线圈产生的交变磁场在金属中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物。②应用：探测行李中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜厚度等。4．涡流的防止(1)目的：减少发热损失，提高机械效率。(2)原理：缩小导体的周长，增大材料的电阻。(3)方法：把整块铁芯改成用薄片叠压的铁芯，增大回路电阻，从而削弱涡流。1．自主思考——判一判(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)导体中有涡流时，导体本身会产热。(√)(4)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。(×)(5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(√)2．合作探究——议一议(1)产生涡流的条件是什么？提示：涡流的本质是电磁感应现象，产生涡流的条件是穿过导体的磁通量发生变化，并且导体本身可自行构成闭合回路。(2)涡流现象中的能量是怎样转化的？提示：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能最终转化为内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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。(3)用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，晃动微安表时，表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？提示：晃动微安表时，线圈在磁场中切割磁感线产生感应电动势，当两个接线柱连在一起后，形成了闭合电路，产生了感应电流从而阻碍表针的相对运动，即发生电磁阻尼现象。对涡流的理解及应用1．影响涡流大小的因素(1)导体的外周长。(2)交变磁场的频率。2．对涡流的理解(1)本质：电磁感应现象。(2)产生涡流的两种情况及对应的能量转化①块状金属放在变化的磁场中：磁场能转化为电能，最终转化为内能。②块状金属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。[典例]如图172所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置。小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部。则小磁块()图172A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大[解析]小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象，因此Q中小磁块做自由落体运动，A项错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B项错误；由于...