沪科版高中物理选修(3-2)第1章《涡流现象与电磁灶》ppt课件
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三、电磁阻尼和电磁驱动
1.电磁阻尼 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 3 所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象 .
相同 ， 推动 导体运动. 安培力 做功，电能转化为导体的机械能 阻碍 相对运动， 应注意电磁驱动中
2.电磁阻尼中克服 安培力 做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动 中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过 而对外做功. 3.电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为 导体的运动速度要
解析 涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路， 它既有热效应，也有磁效应，所以 A 正确，B、C 错误；硅钢中产生的涡流较小，D 错误．
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典例作原理的理解 例2 电磁灶采用感应电流(涡流)的加热原理， 是通过电子线路产生交变磁场， 把铁锅放在
小于 磁场的运动速度.
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一、对涡流的理解
例1 下列关于涡流的说法中正确的是 ( A )
A．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢中不能产生涡流
图3
在闭合线圈中会产生感应电流
阻碍相对运动
磁铁很快停下来
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2.电磁驱动 一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图 4 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. 根据以上现象，回答下列问题： (1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？ (2)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？
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二、无火之灶——电磁灶
[问题设计] 如图 2 所示是某电磁炉的工作原理图，下面是某一品牌电磁炉的 说明书上的部分内容：“这一部分和电磁炉是采用磁场感应涡流 加热原理， 他利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通 过含铁质锅底部时， 即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行快 速发热，然后再加热锅内食物．电磁炉工作时产生的电磁波， 图2
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[要点提炼 ] 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.
ΔB 2.磁场变化越 快 ( 越大)，导体的横截面积 S 越 大 ，导体材料的电阻率越 小 ，形成的 Δt 涡流就越大 .
3．由于整块金属的电阻很 小 ，所以涡电流常常 很大 ． 变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成， 其原因是为了 减小涡电流 ，减少铁心发热损失．
图4
答案 (1)变化.
(2)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 .
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[要点提炼] 电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系： 1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向 受安培力的方向与导体运动方向
相反 ， 阻碍 导体运动；电磁驱动中导体
完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康绝对无危 害．”问题：(1)涡流产生在哪里？(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？(3)电磁 炉的表面(陶瓷)在电磁炉工作时会不会发热？为什么？
答案 (1)涡流产生在铁质锅底部． (2)产生涡流的部分和引起涡流的部分不接触．
(3)从理论上讲，由于电磁炉表面是陶瓷做成，所以在电磁炉工作时不会发热．
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[要点提炼]
线圈 ．当通上交替变化极快的交变电流时，在台 板与铁锅底之间产生强大的交变 磁场 ； 磁感线穿过锅体， 使锅底感应出大量的强 涡流 ，
电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的 当涡流受到材料电阻的阻碍时，就放出 大量的热 ，将饭菜煮熟．
灶面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小，安全性好等 优点．下列关于电磁灶的说法中正确的是 A．电磁灶面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B．电磁灶可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热 C．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁灶的功率 D．电磁灶面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品 ( AC )
2．薄硅钢片 二、无火之灶——电磁灶 1．工频 2．热能 高频 金属 驱动 阻尼
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一、探究涡电流现象 [问题设计] 演示涡流生热实验 在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口小铁锅(如图 1)，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． 分析上面实验结合教材内容回答下列问题： (1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？
高中物理· 选修3-2· 沪科版
第1章 电磁感应与现代生活
学案9 涡流现象与电磁灶
1
能说出涡流的产生原因及涡流的防止和利用.
2
了解电磁灶的工作原理．
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1．引起感应电流的磁通量的变化 U2 2． I Rt Uit t R
2
一、探究涡电流现象 1．交变 磁通量 感应电流
图1
答案 通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温不变化(忽略热传导)．
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(2)试着解释这种现象．
答案
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
激发出感生电场，小铁锅(导体)可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这 些线圈中产生了感生电动势，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．而玻璃当中虽然也会产生感生电场，但 没有自由移动的电荷，故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化．
涡流现象与电磁灶
涡流现象是电磁感应原理的一种表现， 当磁场发生改变时，导体中会产生感应 电流，形成涡流。在电磁灶中，利用涡 流现象产生热量，从而实现烹饪功能。
电磁灶的加热原理是利用高频电磁场在 涡流的大小和分布与电磁灶的功率、锅
金属锅具中产生涡流，使锅体自身发热， 具的材质、形状以及磁场强度等因素有
从而实现对食物的加热。因此，涡流现 关。通过合理设计电磁灶的电路和磁场
高效节能
涡流能够集中电磁能量， 提高能量利用率，从而实 现高效节能的效果。
均匀加热
涡流在锅底形成均匀的磁 场，使锅具受热均匀，确 保食物烹饪均匀。
电磁灶中涡流的产生与控制
产生原理
电磁灶通过高频电磁场在金属锅 具中产生涡流，从而产生热量。
控制方式
通过调节电磁灶的功率和温度， 可以控制涡流的强度和加热温度，
象是电磁灶的核心原理之一。
分布，可以实现对涡流的精确控制，从
而提高加热效率和均匀性。
对未来研究的建议与展望
进一步研究不同材质、形状和大小的 锅具对电磁灶中涡流产生和分布的影 响，以提高电磁灶的加热效率和均匀 性。
加强电磁灶的安全性研究，如电磁辐 射、泄漏电流等，确保电磁灶在使用 过程中的安全可靠。
提高电磁灶的效率与安全性
优化电磁灶的加热效率
通过改进电磁灶的线圈结构和控制算 法，提高加热效率，减少能源浪费。
增强电磁灶的安全性
采用温度控制、过载保护和电磁屏蔽 等安全措施，确保使用过程中的安全 可靠。
开发新型的电磁灶材料与技术
探索新型的电磁材料
研究具有高磁导率、低损耗的新型电磁材料，提高电磁灶的 工作效能。
探索新型的电磁灶技术，如多频段加 热、远红外加热等，以实现更高效、 更健康的烹饪方式。
高二物理沪科版选修3-2课件第1章 9 涡流现象与电磁灶
知识探究
图1
分析上面实验结合教材内容回答下列问题： (1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？ 答案 通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温
不变化(忽略热传导).
(2)试着解释这种现象.
答案
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生电场，小铁锅 ( 导体 ) 可以
磁铁振动时除了受空气阻力外，还受线圈的磁场阻力，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.
2.电磁驱动
一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，
如图4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4
第1章
电磁感应与现代生活
学案9 涡流现象与电磁灶
目标定位
1.能说出涡流的产生原因及涡流的防止和利用. 2.了解电磁灶的工作原理.
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、探究涡电流现象
问题设计 演示涡流生热实验 在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口 小铁锅(如图1)，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.
C.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁灶的功率
D.电磁灶面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品
解析
电磁灶的上表面如果用金属材料制成，使用电磁灶时，
上表面材料发生电磁感应要损失电能，所以电磁炉上表面要用
绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B、D错误；
锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确.
例1 下列关于涡流的说法中正确的是( 通量变化而产生的
沪科版高中物理选修(3-2)第1章《电磁感应的案例分析》ppt课件
第1章 电磁感应与现代生活
学案6 电磁感应的案例分析
1
知道什么是反电动势，理解反电动势的作用.
2
掌握电磁感应现象中电路问题的分析方法和解题基本思路.
3
综合应用楞次定律和法拉第电磁感应定律解决电磁感应中 的图像问题.
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1. 2.
E＝U 内＋U 外 楞次定律
解析 (1)等效电路如图所示.
MN 中的电动势 E1＝ B· 2r· v0＝0.8 V
E1 MN 中的电流 I＝ ＝0.8 A R0/2
图2
I 流过灯 L1 的电流 I1＝ ＝0.4 A 2
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例2
如图 2 所示，有一范围足够大的匀强磁场，磁感应强度 B＝0.2 T，磁场方向垂直纸
面向里.在磁场中有一半径 r＝0.4 m 的金属圆环，磁场与圆环面垂直，圆环上分别接有灯 L1、L2，两灯的电阻均为 R0＝2 Ω.一金属棒 MN 与圆环接触良好，棒与圆环的电阻均忽 略不计. ΔB 4 (2)撤去金属棒 MN，若此时磁场随时间均匀变化，磁感应强度的变化率为 ＝ T/s， Δt π 求回路中的电动势和灯 L1 的电功率.
未接入电路 BLv
ΔΦ n Δt
右手定则
1．切割磁感线
相反
2． IU－IE 反＝I2R
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一、电磁感应中的电路问题
在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势.若回 路闭合，则产生感应电流，所以电磁感应问题常与电路知识综合考查.
解决与电路相联系的电磁感应问题的基本方法是： (1)明确哪部分导体或电路产生感应电动势，该导体或电路就是电源，其他部分是外电路. (2)用法拉第电磁感应定律确定感应电动势的大小，用楞次定律确定感应电动势的方向. (3)画等效电路图.分清内外电路，画出等效电路图是解决此类问题的关键. (4)运用闭合电路欧姆定律、串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解.
2021-2022学年高二物理沪科版选修3-2学案：1.9 涡流现象与电磁灶
学案9 涡流现象与电磁灶[目标定位] 1.能说出涡流的产生缘由及涡流的防止和利用.2.了解电磁灶的工作原理.一、探究涡电流现象 [问题设计]演示涡流生热试验在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口小铁锅(如图1)，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.图1分析上面试验结合教材内容回答下列问题： (1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？ (2)试着解释这种现象.答案 (1)通电后铁锅中的水渐渐变热，玻璃杯中的水温不变化(忽视热传导).(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生电场，小铁锅(导体)可以看作是由很多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流，由于导体存在电阻，当电流在导体中流淌时，就会产生电热，则锅中的水会热起来.而玻璃当中虽然也会产生感生电场，但没有自由移动的电荷，故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化. [要点提炼]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.2.磁场变化越快(ΔBΔt 越大)，导体的横截面积S 越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大.3.由于整块金属的电阻很小，所以涡电流经常很大.变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其缘由是为了减小涡电流，削减铁心发热损失. 二、无火之灶——电磁灶[问题设计]如图2所示是某电磁炉的工作原理图，下面是某一品牌电磁炉的说明书上的部分内容：“这一部分和电磁炉是接受磁场感应涡流加热原理， 他利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通过含铁质锅底部时， 即会产生很多的小涡流，使锅体本身自行快速发热，然后再加热锅内食物.电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸取，不会泄漏，对人体健康确定无危害.”问题：(1)涡流产生在哪里？(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？(3)电磁炉的表面(陶瓷)在电磁炉工作时会不会发热？为什么？图2答案 (1)涡流产生在铁质锅底部.(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分不接触.(3)从理论上讲，由于电磁炉表面是陶瓷做成，所以在电磁炉工作时不会发热.[要点提炼]电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈.当通上交替变化极快的交变电流时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变磁场；磁感线穿过锅体，使锅底感应出大量的强涡流，当涡流受到材料电阻的阻碍时，就放出大量的热，将饭菜煮熟. 三、电磁阻尼和电磁驱动 [问题设计] 1.电磁阻尼弹簧上端固定，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.假如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3所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.图3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，还受线圈的磁场阻力，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.2.电磁驱动一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图4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4依据以上现象，回答下列问题：(1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？(2)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？答案(1)变化.(2)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. [要点提炼]电磁阻尼与电磁驱动的区分与联系：1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动.2.电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功.3.电磁阻尼与电磁驱动现象中安培力的作用效果均为阻碍相对运动，应留意电磁驱动中导体的运动速度要小于磁场的运动速度.一、对涡流的理解例1下列关于涡流的说法中正确的是()A.涡流跟平经常见的感应电流一样，都是由于穿过导体的磁通量变化而产生的B.涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流C.涡流有热效应，但没有磁效应D.在硅钢中不能产生涡流解析涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效应，所以A正确，B、C错误；硅钢中产生的涡流较小，D错误.答案 A二、对电磁灶工作原理的理解例2电磁灶接受感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在灶面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小，平安性好等优点.下列关于电磁灶的说法中正确的是()A.电磁灶面板可接受陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B.电磁灶可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热C.可以通过转变电子线路的频率来转变电磁灶的功率D.电磁灶面板可接受金属材料，通过面板发热加热锅内食品解析电磁灶的上表面假如用金属材料制成，使用电磁灶时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，所以电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B、D错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确.答案AC三、对电磁阻尼和电磁驱动的理解例3如图5所示，一狭长的铜片能绕O点在纸面内摇摆，有界磁场的方向垂直纸面对里，铜片在摇摆时受到较强的阻尼作用，很快就停止摇摆.假如在铜片上开几个长缝，铜片可以在磁场中摇摆较多的次数后才停止摇摆，这是为什么？图5解析没有开长缝的铜片在磁场中摇摆时，铜片内将产生较大的涡流，涡流在磁场中所受的安培力总是阻碍铜片的摇摆，因此铜片很快就停止摇摆.假如在铜片上开几个长缝，就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分铜片上，较大地减弱了涡流，阻力随之减小，所以铜片可以摇摆多次后才停止摇摆.答案见解析例4位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度v 水平穿过，如图6所示，在此过程中()图6A.磁铁做匀速直线运动B.磁铁做减速运动C.小车向右做加速运动D.小车先加速后减速解析磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律知该电流产生的磁场的作用力阻碍磁铁的运动.同理，磁铁穿出时该电流产生的磁场的作用力也阻碍磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B 项对.而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动，且始终做加速运动，C项对.答案BC1.(涡流的理解)下列做法中可能产生涡流的是()A.把金属块放在匀强磁场中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 D解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误；把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确.2.(对电磁灶工作原理的理解)熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一钳锅，锅内放待熔的金属块，当线圈中通以高频沟通电时，锅中金属就可以熔化，这是由于()A.线圈中的高频沟通电通过线圈电阻，产生焦耳热B.线圈中的高频沟通电产生高频微波辐射，深化到金属内部，产生焦耳热C.线圈中的高频沟通电在钳锅中产生感应电流，通过钳锅电阻产生焦耳热D.线圈中的高频沟通电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦耳热答案 D解析线圈中的高频沟通电通过线圈，从而产生变化的电磁场，使得处于电磁场的金属块产生涡流，进而发热，故A、B、C错误，D正确；故选D.3.(电磁阻尼的理解与应用)如图7所示，条形磁铁用细线悬挂在O点.O点正下方固定一个水平放置的铝线圈.让磁铁在竖直面内摇摆，下列说法中正确的是()图7A.磁铁左右摇摆一次，线圈内感应电流的方向转变2次B.磁铁始终受到感应电流磁场的斥力作用C.磁铁所受到的感应电流对它的作用力始终是阻力D.磁铁所受到感应电流对它的作用力有时是阻力有时是动力答案 C解析磁铁向下摇摆时，依据楞次定律，线圈中产生逆时针方向感应电流(从上往下看)，并且磁铁受到感应电流对它的作用力为阻力，阻碍它靠近；磁铁向上摇摆时，依据楞次定律，线圈中产生顺时针方向感应电流(从上往下看)，磁场受感应电流对它的作用力仍为阻力，阻碍它远离，所以磁铁在左右摇摆一次过程中，电流方向转变3次，感应电流对它的作用力始终是阻力，只有C项正确.4.(对涡流的防止)变压器的铁心是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是接受一整块硅钢，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.增大铁心中的电阻，以产生更多的热量D.增大铁心中的电阻，以减小发热量答案BD解析不使用整块硅钢而是接受很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁心中的电阻，削减电能转化成铁心的内能，提高效率，而且是为了防止涡流而实行的措施.题组一涡流的理解与应用1.下列仪器是利用涡流工作的有()A.电磁灶B.微波炉C.金属探测器D.真空冶炼炉答案ACD2.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物，下列相关的说法中正确的是()A.锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B.电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C.金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D.电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递削减热损耗答案 A解析锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；电磁炉产生变化的磁场，导致加热锅底毁灭涡流，从而产生热量而不是靠热传递，D错误.3.安检门是一个用于平安检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警.以下关于这个安检门的说法正确的是()A.这个安检门也能检查出毒品携带者B.这个安检门只能检查出金属物品携带者C.假如这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D.这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应答案BD 解析这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对.若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错.安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对.4.如图1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产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热，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1A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度上升的越快B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度上升的越快C.工件上只有焊缝处温度升的很高是由于焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升的很高是由于焊缝处的电阻大答案AD解析沟通电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，故A项对.工件上各处电流相同，电阻大处产生的热量多，故D项对.5.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图2所示，抛物线的方程是y＝x2，下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以初速度v 沿抛物线下滑.假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是()图2A.mgbB.12m v2C.mg(b－a)D.mg(b－a)＋12m v2答案 D解析金属块进出磁场时，会产生焦耳热，损失机械能而使金属块所能达到的最高位置越来越低，当金属块所能达到的最高位置为y＝a时，金属块不再进出磁场，不再产生焦耳热.金属块的机械能不再损失，而在磁场中做往复运动.由于金属块削减的动能和重力势能全部转化为内能，所以Q＝|ΔE p＋ΔE k|＝mg(b－a)＋12m v2. 题组二对电磁驱动与电磁阻尼的理解与应用6.如图3所示，A、B为大小、外形均相同且内壁光滑、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管上端的管口无初速度释放，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()图3A.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AD7.如图4所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把金属球向上拉离平衡位置后释放，此后金属球的运动状况是(不计空气阻力)()图4A.做等幅振动B.做阻尼振动C.振幅不断增大D.无法判定答案 B解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动.8.如图5所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是()图5 A.2是磁铁，1中产生涡流B.1是磁铁，2中产生涡流C.该装置的作用是使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定下来答案AD解析当指针摇摆时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动.总之，不管1向哪个方向转动，2对1的效果总是起到阻尼作用，所以它能使指针很快地稳定下来.9.磁电式仪表的线圈通常用铝框做骨架，把线圈围绕在铝框上，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BC解析线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，也就是涡流.涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来.所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用.10.如图6所示，磁极远离和靠近圆环时产生的现象正确的是()图6A.图中磁铁N极接近A环时，A环被吸引，而后被推开B.图中磁铁N极远离A环时，A环被排斥，而后随磁铁运动C.用磁铁N极接近B环时，B环被排斥，远离磁铁运动D.用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥答案 D解析依据楞次定律，感应电流在回路中产生的磁通量总是抵制(或阻碍)原磁通量的变化，所以用磁铁的任意一磁极接近A环时，A环均被排斥；由于B环不是闭合回路，因此没有感应电流.。
涡流现象与电磁灶
在三个互成120 的线圈中通入三相 交变电流，会在空间中产生旋转磁场， 从而驱动放在其中场中 成因 运动而产生感应电 流，受到安培力
电磁驱动 由于磁场运动引起磁通 量的变化而产生感应电 流，受到安培力
不 安培力的方向与导 导体受安培力的方向 同 效果 体运动方向相反， 与导体运动方向相同， 点 阻碍物体运动 推动导体运动 由于电磁感应，磁场能 导体克服安培力 转化为电能，通过安培 能量 做功，其他形式 力做功，电能转化为导 转化 能转化为电能， 体的机械能，而对外做 最终转化为内能 功 相同点 两者都是电磁感应现象
会很快停下来。为什
么会出现这种现象？
思考与讨论 如图所示，当使磁 铁旋转起来，在金属块 内产生涡流将阻碍它与 磁铁的相对运动，因而 使得导体跟随磁铁运动 起来。
2、电磁驱动
磁场相对于导体运动时，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，这种现象称为电磁驱动。
电磁驱动的应用 交流感应电动机
挂一根磁铁，将磁铁托起到
某高度后释放，磁铁能振动 较长时间才停下来。如果在 磁铁下端放一固定线圈，磁 铁会很快停下来。
三、涡流的机械效应
1、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，感应电流 使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动 的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动等.
如图所示，圆盘 转动较长时间才停下 来。如果在圆盘上下 放一蹄形磁体，圆盘
思考： 生活中的电磁炉烧菜做饭但电 源并没有接到锅上，饭菜为什么能被 烧熟呢？
一、涡流
如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内， 若电流变大，则其磁场变强，导体可以看作是由许多闭 合线圈组成的，由于磁通量发生变化，这些线圈中产生 了感应电动势，从而产生感应电流。
高中物理 第1章 电磁感应与现代生活 6 涡流现象与电磁灶 随堂演练巩固提升课件 沪教版选修3-2
9．如图所示，光滑金属球从高 h 的曲面滚 下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初 速度为零，曲面光滑，则( ) A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于 h B．若是匀强磁场，球滚上的高度等于 h C．若是非匀强磁场，球滚上的高度等于 h D．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于 h
解析：选 BD．若是匀强磁场，则穿过球的磁通量不发生变化， 球中无涡流，机械能没有损失，故球滚上的高度等于 h，选 项 A 错，B 对；若是非匀强磁场，则穿过球的磁通量发生变 化，球中有涡流产生，机械能转变为内能，故球滚上的最大 高度小于 h，选项 C 错，D 对．
解析：选 D．电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶 就是直接用 50 Hz 的电流工作，而不是用高频交变电流工作 的，故 A 错误；高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护 电路组成．通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振 荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物．而不 是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故 B 错误；电磁灶是 利用电磁感应现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电 磁波，故 C 错误；电磁灶都是利用电磁感应产生的涡电流的 下列哪种锅体适用于电磁
灶加热( )
A．不锈钢锅体
B．玻璃锅体
C．塑料锅体
D．陶瓷锅体
解析：选 A．因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导 体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产 生涡流，食物的导电性能太差了．
3．如图所示，在光滑绝缘水平面上，有一 铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界 匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿 出磁场过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球( ) A．整个过程做匀速运动 B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动 C．整个过程都做匀减速运动 D．穿出时的速度一定小于初速度
(沪科版)选修3-2物理：3.2《涡流现象与电磁灶》课件
断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉
上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于
锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效
应，从而起到加热物体的作用．
电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都 高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废 气，火力强劲，安全可靠． 因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的 热效应产生热量，所以不是所有的锅或烹饪器都 适用．对于锅的选择，方法很简单，只要锅底能 被磁铁吸引的就能用．适合放在电磁炉上的烹饪 器有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的 有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅 等．
构成． 电能 (2)工作原理：在两组线圈中分别通过50 Hz的电 流iA和iB，从而在锅体中产生涡流，______在锅
体中转化为热能以加热食品．
2．高频电磁灶 加热线圈 灶面板 (1)结构：由__________、__________、 控制保护电路 _______________三部分组成． (2)工作原理：50 Hz的交流电经过整流和滤波变 直流 为________，然后通过电子开关的迅速导通和截 止，使加热线圈中产生20 kHz～50 kHz的 高频振荡电流 _______________，从而产生高频磁场使锅内产 生涡流，加热食品．
即时应用(即时突破，小试牛刀) 2.涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了 电磁灶．关于电磁灶，下列说法正确的是( ) A．电磁灶都是用高频交流电工作的 B．高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热 能传导给锅体及锅内食物 C．电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样 的 D．无论哪种电磁灶，都是利用涡流原理工作的
变式训练 磁电式仪表是( ) 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 解析：选BC.线圈通电后，在安培力作用下发生转 动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流， 就是涡流．涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后较 快停下来．所以，这样做的目的是利用涡流来起电 磁阻尼的作用．
【课堂设计】高二物理沪科版选修3-2课件1.6 涡流现象与电磁灶
一
二
Байду номын сангаас
三
三、电磁灶相关常识
1 .电磁灶具有以下优点 (1)无明火,没有燃烧生成物污染室内。 (2)使用时,不必点火,没有火苗,没有高于 300 ℃以上的高温部位,且有 过压、欠压和过热保护功能,一旦超过额定值,便启动自动报警装置,因而安 全可靠,不会发生危险。 (3)省电节能效率高。 2 .使用电磁灶应注意 (1)电磁灶在工作时会产生较强的电磁场,故凡能产生涡流的磁铁性小 物体(如铁质叉和汤匙等)均不能放在灶台上。 (2)它的辐射波对直径 3 m 范围内的收音机、 录音机、电视机等电器的 收听或收看有干扰; 还能使放在附近的手表、磁带等物品被磁化;对于携带 心脏起搏器及佩带磁疗仪的人,应慎用电磁灶。
一
二
三
做一做
在用电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可): ① 。 ② 。 ③ 。 电磁炉的原理是变化的电流形成变化的磁场,变化的磁场使电磁炉上 的锅具产生涡流加热食物,故涉及以下三个原理:①电流的磁效应(或电生 磁 ); ②电磁感应现象(或磁生电); ③电流的热效应(或焦耳定律)。 答案 :①电流的磁效应(或电生磁) ②电磁感应现象(或磁生电) ③电 流的热效应(或焦耳定律)
探究一
涡流的理解与应用 问题导引
涡流是在整块金属中产生的涡旋状电流,是否遵循法拉第电磁感应定 律? 提示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。
探究一
名师精讲
把块状金属放在变化的磁场中,或者让它在非均匀磁场中运动,金属块 内就会产生感应电流,因为金属块本身可自行构成闭合回路。 由于整块金属 导体的电阻一般情况下很小,所以产生的涡流通常是很强的。 1 .涡流有哪些方面的应用 (1)利用涡流的热效应:应用涡流在回路中产生的热量冶炼金属,如高频 感应炉、电磁灶。 (2)利用涡流的磁效应:电磁阻尼和电磁驱动。 (3)利用涡流现象的小型装置:在车站、机场进行安检的探测器,用来探 测旅客是否带有金属制品,像刀、枪之类的危险物品等。
(教科版选修3-2)名校课件高中物理第一章电磁感应7涡流选学
一级达标重点名校中学课件
AC [线框在进入或离开磁场区域时，由于穿过线框的磁通量发生变化， 线框中都要产生感应电流，由楞次定律可知感应电流的方向是相反的．当线 框完全进入磁场区域后，穿过线框的磁通量不发生变化，因而感应电流为零， 在此区域内机械能守恒，所以越靠近 OO′时速度越大．由于线框进入磁场 区域和离开磁场区域时都有感应电流产生，有机械能转化为电能，所以线框 的摆角越来越小，但当线框的摆角减小到使线框完全在磁场中运动时，就不 再有电能产生，线框的机械能守恒，摆角将不再减小．由以上分析可知，选 项 A、C 正确，B、D 错误．]
知识脉络
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[自 主 预 习· 探 新 知]
[知识梳理]
一、涡流 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
感应电流 水中的旋涡，所以把它 生_________ ，电流在导体中组成闭合回路，很像_____________
叫做涡电流，简称涡流．如图 171 所示．
(4)电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流从而对食物进行加热的． (× )
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(5)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式能 转化为电能，最终转化为内能． (√ )
(√ )
(6)磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做利用了电磁阻尼．
一级达标重点名校中学课件
2．如图 172 所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁 锅水和一玻璃杯水．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高， 则通入的电流与水温升高的分别是( ) 【导学号：24622041】
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
相互绝缘的薄硅钢片 钢做材料，而且用______________________ 叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯．
涡流现象与电磁灶_课件1
电磁灶
电磁灶的台面下布满了金属导线 缠绕的线圈，采用磁场感应涡电 流加热原理，当通有交替变化极 快的交流电时，在台面与铁锅底 之间产生强大的交变的磁场，磁 感线穿过锅底，使锅底产生强涡 流，当磁场内的磁力线通过铁质 锅底时会产生无数的涡流使锅的 本身自行高速发热，就放出大量 的热量，然后再作用于锅内食物， 将饭菜煮熟。这种最新的加热方 式，能减少热量传递的中间环节， 可大大提升制热效率，比传统炉 具（电炉、气炉）节省能源一半 以上。
工频电磁炉
电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是 通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质的锅具底部 放置炉面上时，锅具切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生 交变的电流（即涡流），涡流的电能在锅体的材料电阻上转化为 热能以加热食品。同时，涡流又在磁场中受到电磁力的作用，可 使锅体紧紧地吸附在灶面板上，避免产生振动而发出噪声。
涡流现象与电磁灶
想一想，做一做
观察发电机、电动机和变压器，可以看到它们的铁芯都 不是整块金属，而是由许多相同绝缘的薄硅钢片叠合而 成的.为什么这样做呢？
想一想，做一做
如图线圈接入220V交变电源，块状铁芯插入线圈中，让 一名学生感知铁芯的变化。
现象：几分钟后学生感到铁芯变热。 这是怎么回事呢？
解释：原来把块状的铁芯放在变化的磁场中或让它在磁场 中运动时，铁芯块可看做是由一圈圈闭合回路组成的，穿 过这些回路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，这种 电流在金属块内自成闭合电路，很像水的漩涡，因此叫做 涡电流，简称涡流
自我控制是最强者的本能。 ——萧伯纳
一、涡流
1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任 何导体中都会产生感应电流-----涡流.
2.金属块中的涡流也要产生热量.