高中物理电磁感应第3节电磁感应定律的应用教学案鲁科版VIP专享VIP免费

第3节电磁感应定律的应用一、涡流及其应用1．涡流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，金属块内部就会产生旋涡状的感应电流，这种感应电流叫做涡电流，简称涡流。2．涡流的应用——电磁炉(1)工作原理：利用涡流原理制成的。图1-3-1(2)优点：热效率高；无烟火，无毒气、废气，被称为“绿色炉具”；只对铁质锅具加热，炉体本身不发热。3．涡流的危害及防止(1)危害：变压器、电动机、发电机的铁芯会因涡流损失大量的电能并导致设备发热。(2)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，这样可以使涡流大为减弱，涡流损失大大降低，从而降低能耗，提高了设备的工作效率。二、磁卡和动圈式话筒1.金属块在变化的磁场中形成的像旋涡一样的感应电流叫涡流，电磁炉就是利用涡流加热食品。2．磁卡利用材料的磁化和电磁感应原理存取信息。记录信息是电流的磁效应，读取信息是电磁感应。3．动圈式话筒是电磁感应的应用，由膜片、线圈、永磁体组成。声波使金属膜片带动其上的线圈在永磁铁的磁场中振动而产生感应电流，感应电流的大小和方向随声波变化。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．动圈式话筒动圈式话筒是把声音信号转变为电信号的装置，由膜片、线圈、永磁体等构成。其工作原理是利用了电磁感应现象。1．自主思考——判一判(1)涡流也是感应电流。(√)(2)金属中的涡流会产生热量，生活中的电磁炉是利用这一原理而工作的。(√)(3)磁卡读取信息时，利用了电磁感应原理。(√)(4)录音机在磁带上录制声音时，利用了电磁感应原理。(×)(5)动圈式话筒工作时利用了电磁感应现象把声音信号转变为电信号。(√)2．合作探究——议一议(1)电磁炉使用时无烟火、无燃气，炉体本身也不发热，它是如何加热锅内食物的呢？提示：电磁炉是近几年来逐步进入家庭的一种新型炉具，其工作原理与涡流有关。如图甲所示，当50Hz的交变电流流入电磁炉时，经过整流和变频后，变成20～50kHz的高频交变电流进入炉内线圈，产生了变化很快的磁场，如图乙所示，放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生了感应电动势，由E＝nΔΦΔt，由于磁场变化快，则ΔΦΔt大，故感应电动势E较大，而铁质(钢质)锅底是整块导体，电阻很小，所以在锅底产生很强的涡电流，热效应极大，短时间内锅底迅速发热，加热锅内的水或食物，如图丙所示。(2)在使用电磁炉时，所有的锅具都能用吗？提示：不能。因为电磁炉是以电磁感应产生涡电流，利用涡电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅具都能用。适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅(钢锅)等；不适用的有陶瓷锅、耐热玻璃锅等，因为陶瓷锅和玻璃锅是由绝缘材料制成，不能产生涡流，无法加热食物。(3)动圈式话筒与电容式话筒的工作原理相同吗？提示：动圈式话筒与电容式话筒的工作原理不同，电容式话筒的工作原理是随着声音信号的变化，电容器两极板间的距离发生变化，从而改变电容器的电容，使电容器在不断地充放电，形成充放电电流，而不是依据电磁感应现象制作的。涡流的产生及能量变化1．涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流的产生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．涡流的大小(1)涡流的大小与电流变化频率有关，电流变化越快，产生的感应电动势E越大。(2)与被感应的金属导体的电阻有关，电阻越小，金属导体产生的涡流越强。(3)为尽可能减小涡流损失，可采用大电阻率的硅钢片制作铁芯。3．可以产生涡流的两种情况把块状金属放在变化的磁场中。让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。4．能量转化伴随着涡流现象，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；如果是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。[典例]光滑曲面与竖直平面的交线是抛物...