1、7 涡流(选学),第一章 电磁感应,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,自主预习 预习新知 夯实基础,重点探究 启迪思维 探究重点,达标检测 检测评价 达标过关,自主预习,一、涡流 由于 ，在大块金属中会形成感应电流， 在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做 ，简称涡流. 二、高频感应炉与电磁灶 1.高频感应炉是利用 熔化金属，这种冶炼方法速度快，温度_，能 被冶炼的金属中. 2.电磁灶：在灶内的励磁线圈中通入 时，形成 ，作用
2、于铁磁材料制成的烹饪锅，使锅底产生 ，锅底有适当的电阻，产生 ，使锅底发热.,电磁感应,电流,涡电流,涡流,容易,控制,避免有害杂质混入,交变电流,涡流,交变磁场,焦耳热,三、电磁阻尼 当导体在 中运动时，导体中会产生 ，感应电流使导体受到安培力，安培力总是 导体的运动，这种现象叫电磁阻尼.,磁场,感应电流,阻碍,即学即用 1.判断下列说法的正误. (1)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.( ) (2)电磁阻尼遵循楞次定律.( ) (3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( ) (4)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的.( ) (5)电磁灶烹饪食
3、物时，锅上的电流容易造成触电事故，故使用时要小心操作.( ),答案,2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程为yx2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线(如图中的虚线所示).一个质量为m的小金属块从抛物线上yb(ba)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速度为g，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为 .,图1,答案,重点探究,导学探究 如图2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？,一、涡流,答案,图2,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
4、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.,知识深化 1.产生涡流的两种情况 (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：真空冶炼炉、探雷器、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，而且用相互绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯来代替整块硅钢铁芯.,例1 (多选)“电
5、磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图3所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是 A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决 D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器,图3,答案,解析,解析 由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，
6、而且电源必须是交流电，A、B错误； 减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确； 封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确.,例2 (多选)如图4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4,答案,解析,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
7、电能转化，机械能守恒，故A错误，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C错误，D正确.,导学探究 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5所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.,二、电磁阻尼,图5,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，还要受到线圈的磁场阻力，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.,答案,知识深化 1.闭合回路的部分导体
8、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，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象. 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 如图6所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(不计空气阻力) A.在P和Q中都做自由落体运动 B.在两个下落过程中的机械能都守恒 C.在P中的下落时间比在Q中的长 D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大,图6,答案,解析,解析 小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块
9、受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误； 根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误； 在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确； 由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.,达标检测,1.(涡流的应用与防止)(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，这是为了 A.增大涡流，提高变压器的效率 B.减小涡流，提高变压器的效率 C.增大涡流，减小铁芯的发热量 D.减小涡流，减小铁芯的发热量,答案,1,2,3
10、,解析,解析 采用薄硅钢片叠压在一起，目的是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率，故选项B、D正确.,2.(涡流的应用与防止)(多选)如图7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,图7,1,2,3,解析 线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流.涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B、C正确.,3.(对电磁阻尼的理解)(多选)如图8所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是 A.防止涡流而设计的 B.利用涡流而设计的 C.起电磁阻尼的作用 D.起电磁驱动的作用,答案,图8,1,2,3,解析,
