《渦流（選學(xué)）》參考課件

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渦流(選學(xué))課

標(biāo)

解

讀重

點(diǎn)

難

點(diǎn)1.了解渦流產(chǎn)生的原理，渦流的防止和應(yīng)用．2．了解電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)及其應(yīng)用．3．提高學(xué)習(xí)興趣，培養(yǎng)用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力.1.渦流的產(chǎn)生原理．(重點(diǎn))2．渦流的應(yīng)用及防止．(重點(diǎn))3．結(jié)合生活中的實(shí)際，理解電磁阻尼產(chǎn)生的原因．(難點(diǎn))1.基本知識(shí)概念：由于

，在

中會(huì)形成感應(yīng)電流，電流在金屬塊內(nèi)組成閉合回路，很像水的旋渦，因此叫渦電流，簡(jiǎn)稱渦流．渦流

電磁感應(yīng)大塊金屬2．思考判斷(1)渦電流只能產(chǎn)生熱效應(yīng)，不能產(chǎn)生磁效應(yīng)．(×)(2)渦電流不是感應(yīng)電流，而是一種有別于感應(yīng)電流的特殊電流．(×)(3)變壓器和電動(dòng)機(jī)的鐵芯不是整塊金屬，而是用許多相互絕緣的薄硅鋼片疊合而成，其原因是為了降低渦流造成的損耗．(√)3．探究交流渦流的實(shí)質(zhì)是什么？【提示】

渦流是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵守電磁感應(yīng)定律．1.基本知識(shí)(1)高頻感應(yīng)爐①工作原理：利用渦流熔化金屬，當(dāng)冶煉爐接入_________________后，冶煉鍋內(nèi)被冶煉的金屬內(nèi)部就產(chǎn)生很強(qiáng)的

，從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化．②優(yōu)點(diǎn)：

，溫度

；能避免混入有害雜質(zhì)．高頻感應(yīng)爐與電磁灶

高頻交流電渦流速度快容易控制(2)電磁灶①工作原理：電磁灶是利用

，通有交變電流時(shí)，在

產(chǎn)生渦流，使

發(fā)熱來加熱．②優(yōu)點(diǎn)：熱效率

、耗電

，使用方便、安全．勵(lì)磁線圈鍋底鍋底高少2．思考判斷(1)電磁灶是利用變化的磁場(chǎng)在食物中產(chǎn)生渦流從而對(duì)食物進(jìn)行加熱的．(×)(2)電磁灶是利用變化的磁場(chǎng)在鐵質(zhì)鍋底中產(chǎn)生渦流，使鐵質(zhì)鍋底迅速升溫，而對(duì)鍋內(nèi)食物加熱的．(√)3．探究交流電磁爐在工作時(shí)能不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋來加熱食物呢？【提示】

不能．因?yàn)檫@樣不能在鍋底產(chǎn)生渦流，也就無法利用渦流的熱效應(yīng)來加熱食物．1.基本知識(shí)概念：當(dāng)

在

中運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力，安培力總是

導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫電磁阻尼．應(yīng)用：磁電式儀表中利用

使指針迅速停下來，便于讀數(shù)．電磁阻尼

阻礙電磁阻尼導(dǎo)體磁場(chǎng)2．思考判斷(1)在電磁阻尼現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化是導(dǎo)體克服安培力做功，把其他形式能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．(√)(2)磁電式儀表線圈的骨架用鋁框來做利用了電磁阻尼．(√)3．探究交流磁電式電流表在運(yùn)輸時(shí)往往用短路片把正負(fù)接線柱短接，想一想，這樣做有什么道理？【提示】

這是為了減少運(yùn)輸過程中指針與線圈的劇烈擺動(dòng)而采取的措施．這是因?yàn)槎搪菲瑢㈦娏鞅碚?fù)接線柱短接后與線圈組成閉合電路，由于指針和線圈是固定在一起的，所以指針擺動(dòng)時(shí)會(huì)帶動(dòng)線圈在磁場(chǎng)中做切割磁感線運(yùn)動(dòng)，從而在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流，而感應(yīng)電流會(huì)產(chǎn)生阻礙線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，從而有效減輕了指針的擺動(dòng).【問題導(dǎo)思】

1．如何判斷發(fā)生渦流時(shí)電流的方向？2．渦流的本質(zhì)是什么？渦流有什么用處？對(duì)渦流的理解

1．對(duì)渦流的理解(1)本質(zhì)：電磁感應(yīng)現(xiàn)象．(2)條件：穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化，并且金屬塊本身自行構(gòu)成閉合回路．(3)特點(diǎn)：整個(gè)導(dǎo)體回路的電阻一般很小，感應(yīng)電流很大，故金屬塊的發(fā)熱功率很大．2．產(chǎn)生渦流的兩種情況(1)塊狀金屬放在變化的磁場(chǎng)中．(2)塊狀金屬進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)．3．產(chǎn)生渦流時(shí)的能量轉(zhuǎn)化伴隨著渦流現(xiàn)象，其他形式的能轉(zhuǎn)化成電能最終在金屬塊中轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．例如金屬塊放在了變化的磁場(chǎng)中，則磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化為電能最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；如果是金屬塊進(jìn)出磁場(chǎng)或在非勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，則由于克服安培力做功，金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．

(2013·成都七中高二檢測(cè))在水平放置的光滑導(dǎo)軌上，沿導(dǎo)軌固定一個(gè)條形磁鐵，如圖1－7－1所示．現(xiàn)有銅、鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲、乙、丙，使它們從導(dǎo)軌上的A點(diǎn)以某一初速度向磁鐵滑去．各滑塊在未接觸磁鐵前的運(yùn)動(dòng)情況是(

)A．都做勻速運(yùn)動(dòng)B．甲、乙做加速運(yùn)動(dòng)C．甲、乙做減速運(yùn)動(dòng)D．乙、丙做勻速運(yùn)動(dòng)圖1－7－1

【審題指導(dǎo)】

解答本題的思路如下：相對(duì)運(yùn)動(dòng)→磁通量變化→渦流→阻礙作用【解析】

銅塊、鋁塊向磁鐵靠近時(shí)，穿過它們的磁通量發(fā)生變化，因此在其內(nèi)部產(chǎn)生渦流，反過來渦流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)原磁場(chǎng)的變化起阻礙作用，所以銅塊和鋁塊向磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)受阻礙而減速，有機(jī)玻璃為非金屬，不產(chǎn)生渦流現(xiàn)象，故C正確．【答案】

C減小電動(dòng)機(jī)、變壓器中的渦流影響的方法電動(dòng)機(jī)、變壓器的線圈都繞在鐵芯上，線圈中流過變化的電流，在鐵芯中產(chǎn)生的渦流使鐵芯發(fā)熱，浪費(fèi)了能量，還可能損壞電器，我們可以采用以下兩條途徑減小渦流的影響．途徑一是增大鐵芯材料的電阻率，常用的鐵芯材料是硅鋼，它的電阻率比較大；途徑二是用互相絕緣的硅鋼片疊壓的鐵芯來代替整塊硅鋼鐵芯．1.如圖1－7－2所示，在一個(gè)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(shí)間后，一個(gè)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、玻璃杯B．恒定直流、小鐵鍋C．變化的電流、玻璃杯D．變化的電流、小鐵鍋圖1－7－2

【解析】

通入恒定直流時(shí)，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)不變，不會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流，通入變化的電流，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)發(fā)生變化，在空間產(chǎn)生感生電場(chǎng)，鐵鍋是導(dǎo)體，感生電場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生渦流，電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使水溫升高；渦流是由變化的磁場(chǎng)在導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生的，所以玻璃杯中的水不會(huì)升溫．【答案】

D

如圖1－7－3所示，abcd是一閉合的小金屬線框，用一根絕緣的細(xì)桿掛在固定點(diǎn)O，使金屬線框在豎直平面內(nèi)來回?cái)[動(dòng)的過程中穿過水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，磁感線方向跟線框平面垂直，若懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力不計(jì)，則(

)綜合解題方略——電磁阻尼的應(yīng)用

圖1－7－3

A．線框進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，都產(chǎn)生感應(yīng)電流，而且電流的方向相反B．線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，越靠近OO′時(shí)速度越大，因而產(chǎn)生的感應(yīng)電流也越大C．線框開始擺動(dòng)后，擺角會(huì)越來越小，擺角小到某一值后將不再減小D．線框擺動(dòng)過程中，機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為線框電路中的電能【審題指導(dǎo)】

審題時(shí)應(yīng)注意以下問題：(1)不計(jì)懸點(diǎn)摩擦和空氣阻力，只考慮電磁阻尼．(2)線框運(yùn)動(dòng)過程中，不同的階段要注意不同的特點(diǎn)．【規(guī)范解答】

線框在進(jìn)入或離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，由于穿過線框的磁通量發(fā)生變化，線框中都要產(chǎn)生感應(yīng)電流，由楞次定律可知感應(yīng)電流的方向是相反的．當(dāng)線框完全進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域后，穿過線框的磁通量不發(fā)生變化，因而感應(yīng)電流為零，在此區(qū)域內(nèi)機(jī)械能守恒，所以越靠近OO′時(shí)速度越大．由于線框進(jìn)入磁場(chǎng)區(qū)域和離開磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)都有感應(yīng)電流產(chǎn)生，有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，所以線框的擺角越來越小，但當(dāng)線框的擺角減小到使線框完全在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，就不再有電能產(chǎn)生，線框的機(jī)械能守恒，擺角將不再減?。梢陨戏治隹芍x項(xiàng)A、C正確，B、D錯(cuò)誤．【答案】

AC閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流時(shí)，導(dǎo)體在磁場(chǎng)中就要受到安培力的作用，根據(jù)楞次定律，安培力總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，于是產(chǎn)生電磁阻尼．電磁阻尼是一種十分普遍的物理現(xiàn)象，任何在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體，只要給感應(yīng)電流提供回路，就會(huì)存在電磁阻尼作用．1．下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是(

)A．把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中B．讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速運(yùn)動(dòng)C．讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中做變速運(yùn)動(dòng)D．把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中【解析】

渦流就是整個(gè)金屬塊中產(chǎn)生的感應(yīng)電流，所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應(yīng)電流的條件，即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化．而A、B、C中磁通量不變化，所以A、B、C錯(cuò)誤；把金屬塊放在變化的磁場(chǎng)中時(shí)，穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化，有渦流產(chǎn)生，所以D正確．【答案】

D2．下列應(yīng)用中哪些與渦流無關(guān)(

)A．高頻感應(yīng)冶煉爐B．汽車的電磁式速度表C．家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)D．閉合線圈在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)，切割磁感線產(chǎn)生的電流【解析】

真空冶煉爐的爐外圍通入反復(fù)變化的電流，則爐內(nèi)的金屬中會(huì)產(chǎn)生渦流；汽車速度表是磁電式電流表，指針擺動(dòng)時(shí)，鋁框骨架中產(chǎn)生渦流；家用電度表(轉(zhuǎn)盤式)的轉(zhuǎn)盤中有渦流產(chǎn)生；閉合線圈在磁場(chǎng)中切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，不同于渦流，D正確．【答案】

D3．關(guān)于真空冶煉和電熨斗的說法正確的是(

)A．它們都是利用電流的熱效應(yīng)原理工作的B．它們都是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的渦流工作的C．前者是利用電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生的渦流工作的，后者是利用電流的熱效應(yīng)工作的D．前者利用的是變化的電流，后者利用的是恒定的電流【解析】

冶煉爐，爐外有線圈，線圈中通入反復(fù)變化的電流，爐內(nèi)的金屬產(chǎn)生渦流．渦流產(chǎn)生的熱量使金屬熔化；電熨斗是利用電阻線發(fā)熱工作的，故選C.【答案】

C4.(2013·石室中學(xué)高二檢測(cè))如圖1－7－4所示所示，將一金屬銅球通過一輕質(zhì)彈簧系在天花