涡流现象与电磁灶讲述

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1、16 涡涡流现现象与电电磁灶 课前自主学案 一、探究涡电涡电 流现现象 1.如图图所示，当线线圈中通有交变电变电 流时时，铁铁心中这这些回路的磁通 量就会发发生变变化，从而在铁铁心内产产生感应电应电 流这这种感应电应电 流呈 _状，所以叫做涡电涡电 流，又叫_ 由于整块块金属的电电阻_，所以涡电涡电 流常常_涡电涡电 流会 引起铁铁心发热发热 ，这这不仅损仅损 耗了大量的电电能，而且还还可能烧烧坏设备设备 2变压变压 器和镇镇流器的铁铁心通常用涂有绝缘绝缘 漆的_叠压压 制成，而不是用_制成，其原因是为为了 _ 涡涡旋涡涡流 很小很大 薄硅钢钢片 一整块铁块铁减小涡电涡电 流 思考感悟 涡涡流

2、是在整块块金属中产产生的涡涡旋状电电流，是否遵循法拉 第电电磁感应应定律？ 提示：涡涡流是整块导块导 体发发生的电电磁感应现应现 象，同样样遵循 法拉第电电磁感应应定律 二、无火之灶电电磁灶 1工频电频电 磁灶 (1)结结构：由烹调锅调锅 、灶面板及工频频励磁器构成工频频励 磁器由_和_构成 (2)工作原理：在两组线组线 圈中分别别通过过50 Hz的电电流iA和iB ，从而在锅锅体中产产生涡涡流，_在锅锅体中转转化为热为热 能 以加热热食品 励磁线线圈励磁铁铁心 电电能 2高频电频电 磁灶 (1)结结构：由_、_、 _三部分组组成 (2)工作原理：50 Hz的交流电经过电经过 整流和滤滤波变为

3、变为 _，然后通过电过电 子开关的迅速导导通和截止，使加 热线热线 圈中产产生20 kHz50 kHz的_，从 而产产生高频频磁场场使锅锅内产产生涡涡流，加热热食品 加热线热线 圈灶面板 控制保护电护电 路 直流 高频频振荡电荡电 流 核心要点突破 一、探究涡涡流现现象 1涡涡流 整块块金属处处于变变化的磁场场中或切割磁感线时线时 ，在金属块块 内部形成闭闭合回路，从而形成像旋涡涡状的感应电应电 流，这这 种电电流叫做涡电涡电 流，简简称涡涡流 2涡涡流的两种效应应及应应用 (1)涡涡流的热热效应应：利用涡涡流在回路中产产生的热热量冶炼炼金 属的高频频炉；家庭中使用的电电磁灶 (2)涡涡流的磁

4、效应应：利用涡涡流所产产生的磁场进场进 行电电磁阻尼 和电电磁驱动驱动 3涡涡流的本质质 在理解涡涡流时时，要注意涡涡流的本质质是由于电电磁感应应而 产产生的，它的产产生仍然符合感应电应电 流产产生的条件(有磁 通量的改变变，具体形式是有磁场场的变变化或导导体切割磁 感线线)，特殊之处处在于感应电应电 流不是在线线状回路中产产生 的，而是在块块状金属中产产生的 4对涡对涡 流的理解 要注意到涡涡流产产生的特点，从而理解涡涡流的两种效应应 的应应用涡涡流是在金属块块内部产产生的，因而加热电热电 路 无需和被加热热材料直接接触，起到感应应加热热的作用 另外金属的电电阻率一般较较低，故而涡电涡电 流

5、的强度一般 很大，因而热热效应应和磁效应应很明显显，所以在应应用时时要 特别别重视视 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 1.以下关于涡涡流的说说法中正确的是( ) A涡涡流跟平时时常见见的感应电应电 流一样样，都是因为为穿过导过导 体的磁通量发发生变变化而产产生的 B涡涡流不是感应电应电 流，而是一种有别别于感应电应电 流的特 殊电电流 C涡涡流有热热效应应，但没有磁效应应 D在硅钢钢中不能产产生涡涡流 解析：选选A.根据涡涡流的产产生原因(变变化磁场场中 的金属块块、电电流变变化的线线圈附近的导导体中都产产 生涡涡流)知：涡涡流就是平时时常见见的感应电应电 流， 是因为为穿过导过导

6、 体的磁通量发发生变变化而产产生的， 符合感应电应电 流产产生的原因，所以A正确，B错错 误误。涡涡流和其他电电流一样样，也有热热效应应和磁效 应应，C错误错误 硅钢钢的电电阻率大，产产生的涡涡流较较 小，不是不能产产生涡涡流，D错误错误 二、电电磁灶的原理及优优点 1电电磁灶的工作原理 电电磁灶的台面下布满满了金属导线缠绕导线缠绕 的线线圈当线线圈中 通有交替变变化极快的交流电时电时 ，在台板上与铁锅铁锅 底之间间 产产生强大的交变变磁场场；磁感线线穿过铁锅过铁锅 体，使锅锅底感应应 出大量的强涡涡流，当涡涡流受材料电电阻的阻碍时时，就放出 大量的热热，将锅锅内食物加热热 2电电磁灶的分类类

7、 常用电电磁灶有工频电频电 磁灶和高频电频电 磁灶工频电频电 磁灶的 主体部件是由励磁线线圈的励磁铁铁心组组成的工频频励磁器 高频电频电 磁灶主体部件由加热线热线 圈、控制保护电护电 路组组成 3电电磁灶的优优点 与一般灶具相比，电电磁灶具有热热效率高、环环保性好、节节 能等优优点 即时应时应 用 (即时时突破，小试试牛刀) 2.涡电涡电 流会使金属发热发热 ，人们们利用这这个原理制成了电电磁 灶关于电电磁灶，下列说说法正确的是( ) A电电磁灶都是用高频频交流电电工作的 B高频电频电 磁灶有加热线热线 圈，可以通过热传导过热传导 将热热能传传 导给锅导给锅 体及锅锅内食物 C电电磁灶和微波炉

8、是一个道理，工作原理是一样样的 D无论论哪种电电磁灶，都是利用涡涡流原理工作的 解析：选选D.电电磁灶都是用家用交流电电工作的，工频电频电 磁 灶就是直接用50 Hz的电电流工作，而不是用高频频交变电变电 流 工作的，故A错错高频电频电 磁灶由加热线热线 圈、灶面板、控 制保护电护电 路组组成通过电过电 子开关，可以使加热线热线 圈中产产 生高频频率振荡电荡电 流，从而再使锅锅体内产产生涡电涡电 流，用以 加热热食物而不是直接用加热线热线 圈去加热锅热锅 体内食物， 故B错错电电磁灶是利用电电磁感应现应现 象产产生涡涡流，而微波 炉是利用电电磁场产场产 生电电磁波，故C错错电电磁灶都是利用 电

9、电磁感应产应产 生的涡电涡电 流的热热效应应工作的，故D正确 课堂互动讲练 涡涡流的产产生及利用 例例1 1 图图是利用高频频交流电焊电焊 接自行车车零件的原理示意图图，其中 外圈A是通高频频交变电变电 流的线线圈，B是自行车车零件，a是待焊焊接口 ，焊焊接时时接口两端接触在一起当A中通有交变电变电 流时时B中会产产生 感应电应电 流，使得接口处处金属熔化焊焊接起来 (1)试试分析说说明，焊焊接的快慢与交变电变电 流的频频率有什么关系？ (2)试试解释说释说 明，为为什么焊焊接过过程中，接口a处处被熔化而零件的其他 部分并不很热热？ 【精讲讲精析】 (1)A中交变电变电 流的频频率越高，B中

10、磁通量的变变化率越大，产产生的感应电动势应电动势 越大， 感应电应电 流I越大，所以电电流热热功率PI2R也越大， 焊焊接得越快 (2)B中各处电处电 流大小相等，但接口a处电处电 阻大，电电 流热热功率大，而其他部分电电阻小，电电流热热功率小 ，所以接口a处处已被熔化而零件其他部分并不很热热 【答案】 见见精讲讲精析 【方法总结总结 】 高频焊频焊 接依据两点：一是涡涡流； 二是闭闭合电电路中的功率分配关系 电电磁灶原理分析 例例2 2 (2011年上海高二检测检测 )我们们用来做煮食的炉子有各 种各样样的款式，它们们的工作原理各不相同有以天然气 、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还还有

11、以直接的 电热电热 方式加热热的，例如电饭锅电饭锅 ；下面介绍绍的是以电电磁感 应应原理生热热的电电磁炉 如图图所示是描述电电磁炉工作原理的示意图图炉子的内部 有一个金属线线圈，当电电流通过线过线 圈时时，会产产生磁场场，这这 个磁场场的大小和方向是不断变变化的，这这个变变化的磁场场又 会引起放在电电磁炉上面的铁质铁质 (或钢质钢质 )锅锅底内产产生感应应 电电流，由于锅锅底有电电阻，所以感应电应电 流又会在锅锅底产产生 热热效应应，从而起到加热热物体的作用 电电磁炉的特点是：电电磁炉的效率比一般的炉子都高，热热 效率高达90%，炉面无明火，无烟无废废 气，火力强劲劲，安全可靠 因为电为电 磁

12、炉是以电电磁感应产应产 生电电流，利用电电流的热热效应应 产产生热热量，所以不是所有的锅锅或烹饪饪器都适用对对于锅锅 的选择选择 ，方法很简单简单 ，只要锅锅底能被磁铁铁吸引的就能用 适合放在电电磁炉上的烹饪饪器有不锈钢锅锈钢锅 、不锈钢壶锈钢壶 、 平底铁锅铁锅 ；不适用的有陶瓷锅锅、圆圆底铁锅铁锅 、耐热热玻璃锅锅 、铝锅铝锅 、铜锅铜锅 等 【精讲讲精析】 (1)电电流的磁效应应(或电电生磁) 电电磁感应现应现 象(或磁生电电) 电电流的热热效应应( 或焦耳定律) (2)不能产产生电电磁感应现应现 象 电电阻率小，电热电热 少 ，效率低 (3)能起到加热热作用线线圈产产生的磁场场能穿透纸

13、纸 板到达锅锅底，在锅锅底产产生感应电应电 流，利用电电流 的热热效应应加热热食物 【答案】 见见精讲讲精析 【方法总结总结 】 此类题类题 目属于信息题题，阅读阅读 量较较大，对对学生在阅读阅读 中提取信息的能力要求 较较高，因此解答此类问题时类问题时 ，一定要认认真，在 阅读阅读 中发现问题发现问题 ，在阅读阅读 中分析问题问题 ，在阅阅 读读中解决问题问题 ，在阅读阅读 中找到答案，在阅读阅读 中得出结论结论 电电磁驱动驱动 和电电磁阻尼现现象的分析 例例3 3 (2011年咸阳高二检测检测 )如图图164所示，蹄形磁铁铁 的两极之间间放置一个线线圈abcd，磁铁铁和线线圈都可以绕绕 O

14、O轴转动轴转动 ，线线圈的运动动情况是( ) A俯视视，线线圈顺时针转动顺时针转动 ，转转速与磁铁铁相同 B俯视视，线线圈逆时针转动时针转动 ，转转速与磁铁铁相同 C线线圈与磁铁转动铁转动 方向相同，但转转速小于磁铁铁的转转速 D线线圈静止不动动 【自主解答】 当磁铁转动时铁转动时 ，由楞次定律知， 线线圈中有感应电应电 流产产生，以阻碍磁通量的增加， 即感应电应电 流的方向必定是使其受到的力矩的方向 与磁铁转动铁转动 方向相同，以阻碍磁通量的增加，因 而线线圈跟着转转起来，但转转速小于磁铁铁的转转速 【答案】 C 变变式训练训练 磁电电式仪仪表的线线圈通常用铝铝框当骨架 ，把线线圈绕绕在铝铝框上，这样这样 做的目的是( ) A防止涡涡流而设计设计 的 B利用涡涡流而设计设计 的 C起电电磁阻尼的作用 D起电电磁驱动驱动 的作用 解析：选选BC.线线圈通电电后，在安培力作用下发发生转转 动动，铝铝框随之转动转动 ，并切割磁感线产线产 生感应电应电 流 ，就是涡涡流涡涡流阻碍线线圈的转动转动 ，使线线圈偏转转 后较较快停下来所以，这样这样 做的目的是利用涡涡流来 起电电磁阻尼的作用