精品-高中物理第一章电磁感应第七节涡流现象及其应用课件粤教版选修3_2
教育最新K122017_2018学年高中物理第一章电磁感应第7节涡流现象及其应用学案粤教版选修3_2
第七节涡流现象及其应用[先填空]1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流．2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大．[再判断]1．涡流有热效应，但没有磁效应．(×)2．把金属块放在变化的磁场中可产生涡流．(√)3．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×)[后思考]如图171所示，垂直金属圆环的一个匀强磁场在逐渐变化，金属圆环上能否产生感应电流？图171【提示】有感应电流．[合作探讨]如图172，将通有变化电流的导线绕在铁块上．图172探讨1：请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？【提示】有．变化的电流产生变化的磁场，根据楞次定律可知铁块中产生感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．探讨2：在上述过程中伴随着哪些能量转化？【提示】电能转化为磁场能，磁场能最终转化为内能．[核心点击]1．涡流的产生涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流，即导体内部产生了涡流．2．涡流的特点(1)电流强：当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强．(2)功率大：根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大．3．能量转化伴随着涡流现象，常见以下两种能量转化．(1)如果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转化为电能，最终转化为内能；(2)如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则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．1．如图173所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)经过有界的水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直边界．若不计空气阻力，则( )图173A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大D．圆环最终将静止在最低点【解析】在圆环进入和穿出磁场的过程中环中磁通量发生变化，有感应电流产生，即圆环的机械能向电能转化，其机械能越来越小，上升的高度越来越低，A项错误，B项正确；但在环完全进入磁场后，不再产生感应电流，C项错误；最终圆环将不能摆出磁场，从此再无机械能向电能转化，其摆动的幅度不再变化，D项错误．【答案】 B2．如图174所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况图174A．都做匀速运动B．铁球、铝球都做减速运动C．铁球做加速运动，铝球做减速运动D．铝球、木球做匀速运动【解析】铁球靠近磁铁时被磁化，与磁铁之间产生相互吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿过它的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速；木球为非金属，既不能被磁化，也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球将做匀速运动．综上所述，C项正确．【答案】 C涡流现象的分析方法1．涡流是整块导体中发生的电磁感应现象，分析涡流一般运用楞次定律和法拉第电磁感应定律．2．导体内部可以等效为许多闭合电路．3．导体内部发热的原理是电流的热效应．[先填空]1．涡流的应用(1)电磁灶：电磁灶是涡流现象在生活中的应用，采用了磁场感应涡流的加热原理．(2)感应加热：在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热．(3)涡流制动：当导体在磁场中运动时，会在导体中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩阻碍导体的运动．(4)涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物．2．涡流的防止(1)原理：缩小导体的体积，增大材料的电阻率．(2)事例：电机和变压器的铁芯用硅钢片叠压而成．(3)目的：减少电能损失．[再判断]1．变压器硅钢片叠成铁芯是利用涡流现象．(×)2．金属探测器是利用涡流现象．(√)3．电表线圈用铝框做线圈骨架不是利用涡流现象．(×)[后思考]在感应加热中，是使用高频交流电源好，还是使用低频交流电源好？为什么？【提示】使用高频电源好，感应加热就是利用感应电流产生的热量，感应电流适当大些较好，当使用高频交流电源时，它产生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量变化非常迅速，产生较大的感应电动势和感应电流，加热效果会更好．[合作探讨]探讨1：弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁．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175所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象．图175【提示】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，因此磁铁振动时除了有空气阻力外，还有线圈的磁场力作为阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来．探讨2：一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图176所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO′轴转动．当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动．图176试分析线圈转动起来的动力是什么力？线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗？【提示】线圈内产生感应电流受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来．线圈的转速小于磁铁的转速．[核心点击]1．电磁阻尼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，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼．2．电磁驱动如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来．3．电磁阻尼与电磁驱动的比较3．下列应用与涡流无关的是( ) A ．家用电磁炉 B ．家用微波炉 C ．真空冶炼炉D ．探雷器【解析】 家用电磁炉和真空冶炼炉利用涡流的热效应工作，探雷器利用涡流的磁效应工作，而微波炉利用高频电磁波工作．【答案】 B4．高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图177所示为冶炼金属的高频感应炉的示意图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．该炉的加热原理是( ) 【导学号：97192042】图177A ．利用线圈中电流产生的焦耳热B ．利用线圈中电流产生的磁场C ．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流D ．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电【解析】 交变电流产生的交变磁场在炉内金属截面上引起磁通量变化，使金属内部出现感应电流，因金属的电阻很小，所以感应电流很强．它在金属内自成回路时，形成旋涡状的电流，即涡流．涡流产生大量的焦耳热使炉内温度升高，金属熔化．【答案】 C5．如图178所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO ′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将( )【导学号：97192209】图178A．以相同的转速与磁铁同向转动B．以较小的转速与磁铁同向转动C．以相同的转速与磁铁反向转动D．静止不动【解析】因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，铜盘中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化．故铜盘转动方向与磁铁相同而转速较小，不能与磁铁同速转动，所以正确选项是B.【答案】 B对电磁阻尼和电磁驱动的理解1．电磁阻尼是感应电流所受的安培力对导体做负功，阻碍导体运动；而电磁驱动是感应电流所受的安培力对导体做正功，推动导体的运动．2．在两种情况下，安培力均是阻碍导体与磁场之间的相对运动．3．在电磁驱动中，主动部分的速度(或角速度)大于被动部分的速度(或角速度)．4．电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况．。
粤教版高中物理选修3-2第一章 第07节 自感现象及其应用
第07节 自感现象及其应用
线圈L1
线圈L2
P G
滑动变阻器P滑动时：线圈2中是否有感 应电流？
外界磁场的变化会引起线圈中产生感应电动势， 那么当线圈自身电流变化而引起磁场变化时， 此时其内部是否也会产生感应电动势呢？
I
I
I
I
t
t
t
t
A
B
C
D
感应电动势
工作原理：利用充电电池供电能产 生30万伏的高压，使侵犯者瞬间失 去抵抗力，而这种高压低电流的工 作原理，是不会造成严重伤害的。
查阅资料，思考问题
5. 我把爱倒进海水，等到有一天枯竭，印在岸边是我的坚决 2. 面对美好的未来不如面对残酷的现在。 14. 只要热情犹在，哪怕青春消逝。 10. 一个人几乎可以在任何他怀有无限热忱的事情上成功。 12. 在你内心深处，还有无穷的潜力，有一天当你回首看时，你就会知道这绝对是真的。 16. 凡事不要说“我不会”或“不可能”，因为你根本还没有去做! 20. 十步之内，必有芳草。而英雄，却常常难以用距离或时间的密度来衡量的。 19. 未遭拒绝的成功决不会长久。 13. 如果不想做点事情，就甭想到达这个世界上的任何地方。 2. 即使是不成熟的尝试，也胜于胎死腹中的策略。 19. 知识是从刻苦劳动中得来的，任何成就都是刻苦劳动的结果。 14. 一个人最大的破产是绝望，最大的资产是希望。 14. 恐惧自己受苦的人，已经因为自己的恐惧在受苦。 6. 当你能梦的时候就不要放弃梦。 1. 一无所有就是拼搏的理由。 6. 暗自伤心，不如立即行动。 10. 目标不是都能达到的，但它可以作为瞄准点。 17. 成功是什么?就是走过了所有通向失败的路，只剩下一条路，那就是成功的路。 6. 想干出一番事业，学习有所建树，就要做好进阶挑战甚至面对失败的准备，坚持不解地执行预定的计划，不断向着自己的目标前进。这样 才有成功的希望，才能脚踏实地，一步一个脚印向着自己的梦想的比彼岸勇往直前。
高中创设计物理粤教版选修32课件：第一章 7 涡流现象及其应用
A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉 加热效果越好
B.电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作 C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因这些材料的导热
性能较差 D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用
解析答案
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三、涡流制动与涡流探测 知识梳理
效率高 ， 速度快，可以减小表面氧化现象；③容易控制 温度，提高加工 精度；④可实现 局部加热；⑤可实现 自动化 控制；⑥可减小占地、热辐
射、噪声和灰尘.
答案
典例精析
例2 电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力” 强劲，安全可靠.如图1所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说 法正确的是( )
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
解析 涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不
希望出现的，所以不采用整块硅钢，而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.
总结提升
解析答案
返回
对点检测 自查自纠
1234
例4 金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正 确的是( ) A.金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B.金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流 C.金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D.探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动探测效果相同
知识梳理
1.涡流现象：在整块导体 内部发生电磁感应而产生 感应电流 的现象.
2.影响涡流大小的因素
导体的 外周长 交变磁场的 频率
高二物理粤教版选修3-2课件第一章 7 习题课电磁感应规律的应用
二、电磁感应中的动力学问题 1. 电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以 电磁感应问题往往与力学问题联系在一起，处理此类问题的基本 方法是： (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向. (2)求回路中的感应电流的大小和方向. (3)分析研究导体受力情况(包括安培力). (4)列动力学方程或平衡方程求解.
答案
B
三、电磁感应中的动力学和能量综合问题 例4 如图5所示，足够长的U形框架宽度是L＝0.5 m，电阻忽略 不计，其所在平面与水平面成θ＝37°角，磁感应强度B＝0.8 T的 匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为m＝0.2 kg、有效 电阻R＝2 Ω的导体棒MN垂直跨放在
U形框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数
μ＝0.5，导体棒由静止开始沿框架下滑到刚开 0.6，cos 37°＝0.8)求： 图5 始匀速运动时，通过导体棒横截面的电荷量为Q＝2 C.(sin 37°＝
速度v随时间t变化的图象不可能是(
) 图4
解析
B2L2v S 闭合时， 若 >mg， 先减速再匀速， D 项有可能； R
B2L2v 若 ＝mg，匀速，A 项有可能； R
B2L2v 若 <mg，先加速再匀速，C 项有可能； R B2L2v 由于 v 变化， －mg＝ma 中 a 不恒定，故 B 项不可能. R
(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度的最大值.
解析
答案
mgRsin θ 当 a＝0 时，ab 杆有最大速度：v m＝ . B2L2
mgRsin θ B2L2
针对训练
如图4所示，MN和PQ是两根互相平行竖直放置的
光滑金属导轨，已知导轨足够长，且电阻不计.ab是一根与导 轨垂直而且始终与导轨接触良好的金属杆 . 开始时，将开关 S 断开，让杆ab由静止开始自由下落，过段时间后， 再将S闭合，若从S闭合开始计时，则金属杆ab的
2020高中物理 1.7涡流现象及其应用课件 粤教版选修3-2
课标定位 课前自主学案 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练
课前自主学案
一、涡流现象 1．定义：在整块导体内部发生_电__磁__感__应__而产生 _感__应__电__流__的现象称为涡流现象． 2．产生：把金属块放在_变__化__的磁场中，金属块内 会 3．产特生点涡：流电．流在金属块内形成__闭__合_回路，整块金 属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量 的 涡高热流量就． 越导 大体 ．的外周越___，交长变磁场的频率___，
2020/9/26
二、电磁灶与涡流加热 1．电磁灶 (1)原理：电磁灶采用的是磁场感应涡流的加__热__原 理． (2)优点：①无明火，没有燃烧生成物污染室内． ②热效高、环保、节能，且集煎、炒等多功能于一 身．
2020/9/26
2．感应加热 (1)应用：_感__应__炉__，涡流热疗系统等 (2)优点：①_非__接__触__式加热，热源和受热物体可以 不直接接触；②加热效率___，高速度___，快可以减 小表面氧化现象；③容易控制温度，提高加工精 度；④可实现____局_加部热；⑤可实现自动化控制； ⑥可减少占地、热辐射、噪声和灰尘．
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思考感悟： 产生感应电流的必要条件是穿过闭合电路的磁通量 发生变化，发生涡流现象时，金属块并没有接入闭 合电路，为什么会产生感应电流？ 提示：金属块虽然没有接入闭合电路，但穿过金属 块的磁通量变化时，金属块自行构成闭合回路，导 体内部等效成许许多多闭合电路，所以能产生感应 电流．
图1－7－2
在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点 在竖直面内转动，一水平有界磁场垂直于金属薄片 所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就 会停止摆动；若将摆改成梳齿状，还是从同一位置 释放，则会摆动较长的时间．试定性分析其原因．
全优课堂高中物理第1章电磁感应第7节涡流现象及其应用课件粤教版选修321223198
5．能量变化 伴随着涡流现象，其他形式的能转化(zhuǎnhuà)成电能并最 终在金属块中转化(zhuǎnhuà)为内能．如果金属块放在了变化的 磁场中，则磁场能转化(zhuǎnhuà)为电能最终转化(zhuǎnhuà)为 内能；如果金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克 服安培力做功，金属块的机械能转化(zhuǎnhuà)为电能最终转化 (zhuǎ【nh特uà别)为提内醒能】．(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同 样遵循法拉第电磁感应定律．
C．线圈产生的交变磁场会在金属(jīnshǔ)物品中产生交变 的感应电流
D．金属(jīnshǔ)物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈 中产生感应电流
第十七页，共24页。
【答案】CD 【解析】一般金属(jīnshǔ)物品不一定能被磁化，且地磁场 很弱，即使金属(jīnshǔ)被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电 阻很大，且一般不会与金属(jīnshǔ)物品构成回路，故A、B错 误；安检门利用涡流探测金属(jīnshǔ)物品的工作原理是：线圈 中交变电流产生交变磁场，使金属(jīnshǔ)物品中产生涡流，故 C正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流，而线圈 中交变电流的变化可以被检测，故D项正确．
第十页，共24页。
安全检查报警器的原理(yuánlǐ)． 【答案】在报警器内有一线圈，线圈中通有高频电流，因 此线圈周围有着高频的变化磁场．当报警器靠近金属体时，线 圈的磁场在金属体中感应出涡电流，涡电流产生的磁场又会穿 过线圈，改变线圈中的原磁场，使相关的电子线路产生报警声.
第十一页，共24页。
第九页，共24页。
三、涡流(wōliú)的防止 1 ． 原 理 ： 缩 小 导 体 的 __外__周__长_(_z_h_ōu，chá增nɡ)大 材 料 的 ___电__阻__率___． 2．事例：电机和变压器的铁芯用____硅__钢__片__叠压而成． 3．目的：减少__发__热__(损fā失rè，) 提高机械效率．
2018秋高中物理粤教版选修3-2课件：1.7涡流现象及其应用
自主预习
一 二 知识精要 思考探究
合作探究
典题例解
触类旁通
迁移应用
二、电磁阻尼与电磁驱动 当导体在磁场中运动时,感应电流会使导体受到安培力,安培力 的方向总是阻碍导体的运动,这种现象为电磁阻尼.电磁阻尼在实 际中有很多应用,教材上说的使电学仪表的指针很快停下来,就是 电磁阻尼作用.电磁阻尼还常用于电气机车的电磁制动器中. 如果磁场相对于导体运动,在导体中会产生感应电流,感应电流 使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来,这种作用称为 电磁驱动.
目标导航 预习导引 一 二 三 四
合作探究
触类旁通
三、感应加热 足够大的导体中产生很大的涡流,导体中电流可以发热,使金属 受热甚至融化,人们根据这个原理,制造出了感应炉,用来冶炼金属.
在感应加热中,是使用高频交流电源好,还是使用低频交流电源 好?为什么? 答案：使用高频电源好,感应加热就是利用感应电流产生的热量, 感应电流适当大些较好,当使用高频交流电源时,它产生高频变化 的磁场,磁场中导体内的磁通量变化非常迅速,产生较大的感应电 动势和感应电流,加热效果会更好.
自主预习
一 二 知识精要 思考探究
合作探究
典题例解
触类旁通
迁移应用
3.能量转化 伴随着涡流现象,其他形式的能转化成的电能最终在金属块中转 化为内能.如果金属块放在了变化的磁场中,则磁场能转化为电能 最终转化为内能;如果是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动, 则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.
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典题例解
触类旁通
迁移应用
【例2】 如图所示,在光滑的水平面上有一半径r=10 cm、电阻 R=1 Ω 、质量m=1 kg的金属环,以速度v=10 m/s向一有界磁场滑去. 匀强磁场方向垂直于纸面向里,B=0.5 T,从环刚进入磁场算起,到刚 好有一半进入磁场时,圆环一共释放了32 J的热量,求: (导学号 51130019)
高中物理第一章电磁感应涡流现象及其应用课件粤教版选修()
自我检测
学案9
二、电磁灶与涡流加热 [要点提炼] 1．电磁灶工作时，电磁灶的线圈产生 交变 磁场，铁质锅在磁场中由于电磁感应而产生
涡流 ，涡流在锅体内发热．电磁灶的效率达 83%.
2．感应炉的工作原理是高频电流在导体中产生很大的涡流，使感应炉的温度升高，达到金 属的熔点，使金属熔化．感应加热的优点：(1)非接触式 加热，热源和受热物件可以不 直接接触．(2)加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象．(3)容易控制温度，提高加 工精度．(4)可实现 局部加热 ．(5)可实现自动化控制．(6)减少占地、热辐射、噪声和 灰尘．
2. 相对
一、涡流现象 电磁感应 涡流 大
二、电磁灶与涡流加热 1. 磁场感应涡流 涡流 2.高频 交变 三、电磁驱动 1. 涡流 涡流 2.涡流 大小 相位
学习目标
知识储备
学习探究
典例精析
课堂小结
自我检测
学案9
一、涡流现象 [问题设计] 在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上面放一口小铁锅(图 5)，锅内放 少许水，给线圈通入交变电流一段时间．再用玻璃杯代替小铁锅，通 电时间相同．(忽略热传导) 请回答下列问题： (1)铁锅和玻璃杯中水的温度有什么不同？ (2)试着解释这种现象．
答案 (1)通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中水的温度不变化(忽略热传导)．
图5
(2)线圈接入周期性变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，变化的磁场激 发出感应电场，小铁锅(导体)可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感应电场作用下，这些 线圈中产生了感应电动势，从而产生涡旋状的感应电流，由于导体存在电阻，当电流在导体 中流动时，就会产生电热，则锅中的水会热起来．而玻璃杯中虽然也会产生感应电场，但没 有自由移动的电荷，故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中水的温度没有变化．