25秋金牌学案物理选修二粤教版学生用书10　第二章　第五节　涡流现象及其应用.docxVIP

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第五节涡流现象及其应用

[学习目标]1．认识什么是涡流，理解涡流的成因及本质．2．了解涡流加热、涡流制动、涡流探测在生产、生活和科技中的应用．3．了解在生产、生活中避免或减少涡流的方法．

知识点一涡流现象

1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生旋涡状的感应电流．

2．影响涡流大小的因素：导体的外________越长，交变磁场的________越高，涡流就越大．

知识点二涡流现象的应用

1．涡流的热效应

(1)电磁炉：电磁炉是________现象在生活中的应用，采用了磁场感应________的加热原理．

(2)高频感应炉：在感应炉中，有产生高频交变电流的____________和产生交变磁场的________，其工作原理也是涡流加热．

2．涡流的机械效应

(1)电磁驱动：当磁场相对导体运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，安培力使________起来的现象．

(2)电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且安培力总是________导体的运动．

3．涡流的磁效应

涡流探测：通有交变电流的探测线圈产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激发出________，涡流产生磁场影响线圈的磁场，从而触发报警．

1．思考判断(正确的画“√”，错误的画“×”)

(1)涡流有热效应，但没有磁效应． ()

(2)把金属块放在变化的磁场中可产生涡流． ()

(3)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流． ()

(4)金属探测器是利用涡流现象． ()

(5)电表线圈用铝框作线圈骨架不是利用涡流现象． ()

2．如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)()

A．做等幅振动

B．做阻尼振动

C．振幅不断增大

D．无法判定

3．下列做法中可能产生涡流的是()

A．把金属块放在匀强磁场中

B．让金属块在匀强磁场中做匀速直线运动

C．让金属块在匀强磁场中做匀变速直线运动

D．把金属块放在变化的磁场中

1．如图所示，将通有变化电流的导线绕在铁块上．

(1)请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？

(2)在上述过程中伴随着哪些能量转化？

2．一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动．当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动．

试分析线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？

考点1对涡流的理解

1．对涡流的理解

本质

电磁感应现象

条件

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

特点

整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，发热功率很大

2．能量转化

伴随着涡流现象，常见以下两种能量转化．

(1)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．

(2)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．

3．涡流的应用与防止

(1)应用：高频感应炉、金属探测器、安检门等．

(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯．

【典例1】(多选)如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热．下列说法中正确的是()

A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流

B．线圈中通以随时间变化的电流，在金属材料中会产生感应电流

C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的

D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的

[听课记录]

涡流现象的分析方法

(1)涡流是整块导体中发生的电磁感应现象，分析涡流一般运用楞次定律和法拉第电磁感应定律．

(2)导体内部可以等效为许多闭合电路．

(3)导体内部发热的原理是电流的热效应．

[跟进训练]

1．(多选)我们熟知磁铁不能吸引金银．但最近媒体报道了几起怪事，有人发现从正规渠道购买的金条能被磁铁“吸”得动起来，当强磁铁对着金条前后快速移动时，金条被“吸”得前后摆动，于是就怀疑金条有问题，但通过专业检测这些金条都符合国家标准．检测员再次用强磁铁在金条旁边上下左右、前后缓慢移动时，未发现金条被吸引的现象，只有在前后快速移动磁铁时才发现吸引现象，对此现象下列解释合理的是()

A．金条被“吸”是因为受到万有引力的作用

B．前后快速移动磁铁时磁通