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1、第一章 电磁感应,7 涡流(选学),学习目标 1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用 和危害. 2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理. 3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,一、涡流,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？,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,答案,图1,1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生
2、 ，电流在导体中组成闭合回路，很像 ，所以把它叫做涡电流，简称涡流. 2.涡流大小的决定因素：磁场变化越 ( 越 )，导体的横截面积S越 ，导体材料的电阻率越 ，形成的涡流就越大. 3.应用： 、 、安检门等. 4.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 叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯.,感应电流,水中的旋涡,快,大,大,小,高频感应炉,电磁灶,相互绝缘的薄硅钢片,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)利用涡流制成的探测器也可探测毒品.( ) (4)涡流是一
3、种有害的电磁感应现象.( ),二、高频感应炉与电磁灶,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.,高频感应炉结构如图2所示，电磁灶的结构如图3所示. 结合电磁感应的条件回答下列问题：,图2 图3,(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？,答案,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.,(2)电磁灶中的涡流是怎样产
4、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么产生的？,答案,图2 图3,1.高频感应炉是利用 熔化金属，这种方法速度快，温度 ，能 被冶炼的金属中. 2.电磁灶：在励磁线圈中通入 时，形成 ，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，在锅底产生 ，锅底有适当的电阻，产生_，使锅底发热.,焦耳热,涡流,容易控制,避免有害杂质混入,交变电流,交变磁场,涡流,判断下列说法的正误. (1)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的.( ) (2)高频感应炉中，对电流的频率高低要求不是很高，只要电流足够大就可以.( ) (3)电磁灶烹饪食物时，锅上的电流容易造成触电事故，故使用
5、时要小心操作.( ) (4)陶瓷、玻璃器皿也可以在电磁灶上使用.( ),三、电磁阻尼,弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图4所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.,答案,当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来.,图4,1.电磁阻尼：当导体在 中运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是
6、 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼. 2.特点：电磁阻尼中克服 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能.,安培力,磁场,阻碍,判断下列说法的正误. (1)电磁阻尼遵循楞次定律.( ) (2)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( ) (3)电磁阻尼现象发生时，安培力对导体产生阻碍作用.( ),2,题型探究,一、涡流的理解、利用和防止,1.情况 (1)块状金属放在变化的磁场中. (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
7、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5,A.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，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,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项错； 工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，故C项错，D项对.,
8、例2 (多选) 如图6所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则 A.若是匀强磁场，环上升的高度小于h B.若是匀强磁场，环上升的高度等于h C.若是非匀强磁场，环上升的高度等于h D.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h,图6,答案,解析,若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错，B正确； 若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确.,二、电磁阻尼的理解,1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，
9、磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼. 2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.,例3 在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图7所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们分别从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中 A.都做匀速运动 B.甲、乙做加速运动 C.甲、乙做减速运动 D.乙、丙做匀速运动,图7,答案,解析,甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.,达标检测,3,1.下列做法中可能产生涡流的是 A.把金属块放在
10、匀强磁场中 B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C.让金属块在匀强磁场中做变速运动 D.把金属块放在变化的磁场中,答案,1,2,3,2.(多选)如图8所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑、但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度.两个相同的磁性小球，同时从A、B管上端距管口等高处无初速度释放，穿过A管比穿过B管的小球先落到地面.下面对于两管的描述中可能正确的是 A.A管是用塑料制成的，B管是用铜制成的 B.A管是用铝制成的，B管是用胶木制成的 C.A管是用胶木制成的，B管是用塑料制成的 D.A管是用胶木制成的，B管是用铝制成的,答案,图8,1,2,3,3.(多选) 如图9所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是 A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场 B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流 D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流,答案,1,2,3,图9,
