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1、6 涡流(选学),第一章 电磁感应,学习目标,知识探究,典例精析,达标检测,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.,一、涡流,答案,如图1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？,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.,知识探究,导学探究,图1,涡流大小的决定因素及其防止和应用. (1)涡流大小的决定
2、因素：磁场变化越 ( B t 越大)，导体的横截面积S越 ，导体材料的电阻率越 ，形成的涡流就越大. (2)应用： 、 、机场安检等. (3)防止：将电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上.线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯 ，浪费了能量，还可能损坏电器.因此，我们要想办法减小涡流.途径之一是增大铁芯材料的 ，常用的铁芯材料是硅钢，它的电阻率比较大.另一个途径就是用 叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯.,知识梳理,大,小,真空冶炼,探测地雷,答案,快,发热,电阻率,互相绝缘的,硅钢片,(多选)对变压器和电动机中的涡流的认识，以下说法正确的是( ) A.涡流会使铁芯温度升高，减少线圈绝缘的寿命
3、B.涡流发热，要损耗额外的能量 C.为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的 铁芯来代替整块硅钢铁芯 D.涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用,即学即用,解析答案,解析 变压器和电动机中产生的涡流会使温度升高消耗能量，同时会减少线圈绝缘的寿命，A、B正确； 变压器和电动机的铁芯用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯是为了增加电阻，减小电流，减少产生的热量，C错误； 涡流产生于铁芯中，对原电流无阻碍作用，D错误.故选A、B. 答案 AB,二、高频感应炉与电磁灶,高频感应炉结构如图2所示，电磁灶的结构如图3所示.,导学探究,图2 图3,结合电磁感应的条件回答下列问题：
4、(1)高频感应炉冶炼金属的原理是什么？有什么优点？,答案,答案 高频感应炉冶炼金属是利用涡流熔化金属.冶炼锅内装入被冶炼的金属，让高频交流电通过线圈，被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化. 优点：速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中.,(2)电磁灶中的涡流是怎样产生的？产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？电磁灶的表面在电磁灶工作时的热量是怎么产生的？,答案 涡流产生在铁磁材料制成的锅底部，引起涡流的部分是灶内的励磁线圈，它与锅底不接触.电磁灶工作时表面摸上去温度也挺高，是因为其表面与铁锅发生了热传递.,答案,熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主
5、要部件是一个铜制线圈，线圈中有一坩埚，埚内放待熔的金属块，当线圈中通以高频交流电时，埚中金属就可以熔化，这是因为( ) A.线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热 B.线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生焦耳热 C.线圈中的高频交流电在坩埚中产生感应电流，通过坩埚电阻产生焦耳热 D.线圈中的高频交流电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦 耳热,解析答案,即学即用,解析 高频交流电通过线圈，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. 答案 D,三、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
6、，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4所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.,导学探究,答案,图4,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.,电磁阻尼及特点： (1)电磁阻尼：当导体在 运动时，导体中产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是 导体的运动，这种现象称为电磁阻尼. (2)特点：电磁阻尼中克服 做功，其他形式的能转化为电
7、能，最终转化为内能.,知识梳理,磁场中,阻碍,答案,安培力,(多选)如图5所示，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( ),解析答案,即学即用,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.,BC,返回,图5,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,例1 下列关于涡流的说法中正确的是( ) 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
8、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,一、涡流的理解、利用和防止,典例精析,解析答案,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.,A,例2 电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，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，下列关于电磁炉的说法正确的是( ) A.电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部 B.电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食
9、品加热 C.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率 D.电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品,解析答案,解析 电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制成，发热部分为铁锅底部，故A正确，B错误； 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确； 电磁炉产生变化的电磁场，导致锅底出现涡流，从而产生热量，故D错误；故选A、C. 答案 AC,例3 变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用整块硅钢，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.增大涡流，减小铁芯的发热量 D.
10、减小涡流，减小铁芯的发热量,答案,BD,归纳总结,归纳总结,1.涡流的利用：真空冶炼炉、电磁灶、高频焊接、安检门、探雷器、金属探测器等. 2.涡流的防止：变压器、电动机中的铁芯用薄硅钢片叠压而成.,例4 在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图6所示.现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去.各滑块在向磁铁运动的过程中( ),二、电磁阻尼的理解,图6,A.都做匀速运动 B.甲、乙做加速运动 C.甲、乙做减速运动 D.乙、丙做匀速运动,解析 甲、乙向磁铁靠近时要产生涡流，受电磁阻尼作用，做减速运动，丙则不会产生涡流，只能匀速运动.,C,解析
11、答案,归纳总结,返回,归纳总结,1.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安培力的作用，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.,返回,1.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,达标检测,1,2,3,4,解析答案,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
12、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.,D,解析答案,2.(多选)安检门是一个用于安全检查的“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.如果这个“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
13、，又利用了电流的磁效应,1,2,3,4,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. 答案 BD,1,2,3,4,解析 开关S断开时，线圈中无感应电流，对磁铁无阻碍 作用，故磁铁自由下落，ag；当S闭合时，线圈中有感应 电流，对磁铁有阻碍作用，故ag.所以t1t2，v1v2.,3.如图7所示，条形磁铁从高h处自由下落，中途穿过一个固定的空心线圈，开关S断开时，至落地用时t1，落地时速度
14、为v1；开关S闭合时，至落地用时t2，落地时速度为v2.则它们的大小关系正确的是 ( ),1,2,3,4,图7,D,解析答案,A.t1t2，v1v2 B.t1t2，v1v2 C.t1t2，v1v2 D.t1t2，v1v2,4.(多选)如图8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很多热量，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( ),1,2,3,4,返回,图8,解析答案,A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的 越快 B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小 D.工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大,解析 交流电频率越高，则产生的感应电流越大，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. 答案 AD,1,2,3,4,返回,