2.5渦流現象及其應用

2.5渦流現象及其應用知識點一渦流現象1．渦流：整塊導體內部因發(fā)生電磁感應而產生旋渦狀的感應電流。2．影響渦流大小的因素：導體的外周長越長，交變磁場的頻率越高，渦流就越大。知識點二渦流現象的應用1．渦流的熱效應(1)電磁爐：電磁爐是渦流現象在生活中的應用，采用了磁場感應渦流的加熱原理。(2)高頻感應爐：在感應爐中，有產生高頻交變電流的大功率電源和產生交變磁場的線圈，其工作原理也是渦流加熱。2．渦流的機械效應(1)電磁驅動：當磁場相對導體運動時，導體中產生的渦流使導體受到安培力，安培力使導體運動起來的現象。(2)電磁阻尼：當導體相對磁場運動時，導體中產生的渦流使導體受到安培力，并且安培力總是阻礙導體的運動。(3)電磁阻尼與電磁驅動的比較比較項電磁阻尼電磁驅動不同點成因由于導體在磁場中運動而產生感應電流由于磁場運動引起磁通量的變化而產生感應電流效果安培力的方向與導體運動方向相反，阻礙導體運動導體受安培力的方向與導體運動方向相同，推動導體運動能量轉化導體克服安培力做功，其他形式的能轉化為電能，最終轉化為內能由于電磁感應，磁場能轉化為電能，通過安培力做功，電能轉化為導體的機械能，從而對外做功相同點兩者都是電磁感應現象3．渦流的磁效應渦流探測：通有交變電流的探測線圈，產生交變磁場，當靠近金屬物時，在金屬物中激起渦流，隱蔽金屬物的等效電阻、電感也會反射到探測線圈中，改變通過探測線圈電流的大小和相位，從而探知金屬物。課堂練習【典例1】如圖所示，金屬球(銅球)下端有通電的線圈，今把小球拉離平衡位置后釋放，此后關于小球的運動情況是(不計空氣阻力)()A．做等幅振動B．做阻尼振動C．振幅不斷增大D．無法判定【典例2】(多選)如圖所示為用來冶煉合金鋼的真空冶煉爐，爐外有線圈，將金屬材料置于冶煉爐中，當線圈中通以電流時用感應加熱的方法使爐內金屬發(fā)熱。下列說法中正確的是()A．線圈中通以恒定電流，金屬材料中也能產生感應電流B．線圈中通以隨時間變化的電流，在金屬材料中會產生感應電流C．感應加熱是利用金屬材料中的渦流冶煉金屬的D．感應加熱是利用線圈電阻產生的焦耳熱冶煉金屬的1、電磁爐是利用電磁感應現象產生的渦流，使鍋體發(fā)熱從而加熱食物。下列相關的說法中正確的是()A．鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關B．電磁爐中通入電壓足夠高的直流電也能正常工作C．金屬或環(huán)保絕緣材料制成的鍋體都可以利用電磁爐來烹飪食物D．電磁爐的上表面一般都是用金屬材料制成，以加快熱傳遞減少熱損耗2、如圖所示，在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水。給線圈通入電流，一段時間后，一個容器中水溫升高，則通入的電流與水溫升高的是()A．恒定直流、小鐵鍋B．恒定直流、玻璃杯C．變化的電流、小鐵鍋D．變化的電流、玻璃杯3、(多選)如圖所示，在線圈上端放置一盛有冷水的金屬杯，現接通交流電流，過了幾分鐘，杯內的水沸騰起來。若要縮短上述加熱時間，下列措施可行的有()A．增加線圈的匝數B．提高交流電源的頻率C．將金屬杯換為瓷杯D．取走線圈中的鐵芯4、如圖所示，在一蹄形磁鐵下面放一個銅盤，銅盤和磁鐵均可以自由繞OO′軸轉動，兩磁極靠近銅盤，但不接觸，當磁鐵繞軸轉動時，銅盤將()A．以相同的轉速與磁鐵同向轉動B．以較小的轉速與磁鐵同向轉動C．以相同的轉速與磁鐵反向轉動D．靜止不動5、如圖所示，在O點正下方有一個具有理想邊界的勻強磁場，銅環(huán)在A點由靜止釋放向右擺至最高B。不考慮空氣阻力，則下列說法正確的是（）

A．A、B兩點在同一水平線

B．A點高于B點

C．A點低于B點

D．銅環(huán)將做等幅擺動6、如圖所示，用絲線懸掛閉合金屬環(huán)，懸于O點，第一種情況是虛線左邊有勻強磁場，右邊沒有磁場。第二種情況是整個空間都有向外的勻強磁場，金屬環(huán)的擺動情況是()A．兩種情況都經過相同的時間停下來B．第一種情況先停下來C．第二種情況先停下來D．無法確定7、(多選)如圖所示是用渦流金屬探測器探測地下金屬物的示意圖，下列說法中正確的是()A．探測器內的探測線圈會產生變化磁場B．只有有磁性的金屬物才會被探測器探測到C．探測到地下的金屬物是因為探頭中產生了渦流D．探測到地下的金屬物是因為金屬物中產生了渦流8.(多選)下列哪些措施是為了防止渦流的危害（）A、電磁爐所用的鍋要用平厚底金屬鍋B、磁電式電表的線圈常常用鋁框做骨架，把線圈繞在鋁框上C、變壓器的鐵芯不做成整塊，而是用許多電阻率很大的硅鋼片疊合而成D、變壓器的鐵芯每片硅鋼片表面有不導電的氧化層課后練習1．下列關于渦流的說法中正確的是()A．渦流跟平時常見的感應電流一樣，都是因為穿過導體的磁通量變化而產生的B．渦流不是感應電流，而是一種有別于感應電流的特殊電流C．渦流有熱效應，但沒有磁效應D．在硅鋼中不能產生渦流2．關于渦流，下列說法中錯誤的是()A．真空冶煉爐是利用渦流來熔化金屬的裝置B．家用電磁爐鍋體中的渦流是由恒定磁場產生的C．阻尼擺擺動時產生的渦流總是阻礙其運動D．變壓器的鐵芯用相互絕緣的硅鋼片疊成能減小渦流3．安檢門是一個用于安全檢查的“門”，“門框”內有線圈，線圈里通有交變電流，交變電流在“門”內產生交變磁場，金屬物品通過“門”時能產生渦流，渦流的磁場又反過來影響線圈中的電流，從而引起報警。關于這個安檢門的以下說法不正確的是()A．這個安檢門也能檢查出毒品攜帶者B．這個安檢門只能檢查出金屬物品攜帶者C．如果這個“門框”的線圈中通上恒定電流，則不能檢查出金屬物品攜帶者D．這個安檢門工作時，既利用了電磁感應現象，又利用了電流的磁效應4．渦流探傷是工業(yè)上常用的技術之一，該技術通過勵磁線圈使構件中產生渦電流，再借助探測線圈測定渦電流的變化量，從而獲得構件缺陷的有關信息。則()A．工作時勵磁線圈必須要與被測構件接觸B．渦流探傷也適用于檢測橡膠構件的缺陷C．勵磁線圈中應該通入恒定電流完成檢測D．探測線圈是根據接收到的渦流磁場工作的5．(多選)“電磁感應鋁箔封口機”被廣泛應用在醫(yī)藥、食品、化工等生產行業(yè)的產品封口環(huán)節(jié)中，如圖所示為一手持式封口機，它的工作原理是：當接通電源時，內置線圈產生磁場，當磁感線穿過封口鋁箔材料時，瞬間產生大量小渦流，致使鋁箔自行快速發(fā)熱，熔化復合在鋁箔上的溶膠，從而粘貼在承封容器的封口處，達到迅速封口的目的。下列有關說法正確的是()A．封口材料可用普通塑料來代替鋁箔B．該封口機可直接用干電池作為電源以方便攜帶C．封口過程中溫度過高，可適當減小所通電流的頻率來解決D．該封口機適用于玻璃、塑料等材質的容器封口，但不宜用于金屬容器6．如圖所示，在光滑絕緣水平面上，有一鋁質金屬球以一定的初速度通過有界勻強磁場，則從球開始進入磁場到完全穿出磁場過程中(磁場寬度大于金屬球的直徑)，金屬球()A．整個過程勻速運動B．進入磁場過程中金屬球做減速運動，穿出過程做加速運動C．整個過程都做勻減速運動D．穿出時的速度一定小于初速度7．可調磁控阻力健身車原理如圖所示，通過拉桿可以控制磁鐵與鋁制飛輪之間的距離，健身時帶動飛輪轉動，可感受到車輪轉動時的阻尼感。則()A．阻尼感是磁鐵與車輪間摩擦所致B．若拉桿位置不動，轉速越小阻尼感越強C．若飛輪轉速不變，磁鐵與飛輪距離越遠阻尼感越強D．若其他條件相同情況下，銅制的飛輪阻尼感更強8．(多選)如圖所示，在蹄形磁鐵的兩極間有一可以自由轉動的銅盤(不計各種摩擦)，現讓銅盤轉動。下面對觀察到的現象描述及解釋錯誤的是()A．銅盤中沒有感應電動勢、沒有感應電流，銅盤將一直轉動下去B．銅盤中有感應電動勢、沒有感應電流，銅盤將一直轉動下去C．銅盤中既有感應電動勢又有感應電流，銅盤將很快停下D．銅盤中既有感應電