2019-2020年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

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1、2019-2020年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[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

2、，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．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

3、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

4、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)√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

5、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

6、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

7、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．(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生很多热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是(　　)图5A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快B．电流变化的频率越低

8、，焊缝处的温度升高的越快C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大答案　AD解析　交流电频率越高，则产生的感应电流越大，升温越快，故A项对，B项