1.7 涡流现象及其应用（备课堂）-【上好课】2020-2021学年高二物理同步备课系列（粤教版选修3-2）

1.7涡流现象及其应用 粤教版 高中物理选修3-2 第一章 1、定义：用整块金属材料做铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯，整个铁芯会自成回路，产生 _________ ，这种电流看起来像水中的旋涡，我们就把 这种电流叫做______ ，简称______ 。 ①、涡流是在整块金属内产生的感应电流。 ②、涡流是整块导体发生的电磁感应现象， 同样遵守电磁感应定律。 注意： 感应电流 涡电流 涡流 涡流现象 2、决定因素：磁场变化越快( 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。 大 小 特别提醒 涡流的本质是整块金属内的磁通量发生了变化，它仍然是电磁感应现象，与一般导体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路，它同样遵守电磁感应定律。 涡流的热效应：金属块中的涡流也要产生热量,如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。 电磁炉 电磁灶是通过锅底涡流加热的,是一种清洁、安全和高效节能的炊具. 电磁灶与涡流加热 电磁灶（又叫电磁炉）炉盘下的线圈中通入交流电，使炉盘上的金属中产生涡流，从而生热。 感应加热 真空冶炼炉（高频感应炉） 利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流,导体中电流可以发热,使金属受热甚至熔化,人们根据这个道理,制造出了感应炉,用来冶炼金属.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,线圈中间放置一个耐火材料制成的坩埚,用来放置待熔化的金属.涡流感应加热的应用很广泛,如用高频感应炉冶炼金属,用高频塑料热压机过塑,以及把涡流热疗系统用于治疗等 感应加热具有以下优点: 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可减少占地、热辐射、噪声和灰尘. 如图1-7-5所示,铝盘在蹄形磁铁的磁场中转动,会在铝盘中激起涡流,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.这种制动方式常应用于电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等 涡流制动与涡流探测 涡流制动——电磁阻尼摆 原理：条形磁铁在空间中激发磁场，当导体在磁场中运动时，导体中出现感应电流（涡流）而受到安培力阻碍导体运动。 涡流探测 当然,在生产和生活中,有时也要避免涡流效应,如电机、 变压器的铁芯在工作时会产生涡流,增加能耗,并导致变压器 发热.要减小涡流,可采用的方法是把整块铁芯改成用薄片叠压 的铁芯,增大回路电阻,削弱涡流,减少发热损失。 涡流金属探测器具有一个通过一定频率交变电流的探测线 圈,该线圈产生的交变磁场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,如图所示.涡流金属探测器可用于探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、金属 覆盖膜的厚度等 用于安全检查的“门”。导线沿着“门框”绕城线圈，金属物品通过“门”时产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，引发报警。 涡流的危害： 涡流的热效应在许多场合是有害的。如，在电动机、变压器中，为了增强磁场，它们的绕组都绕在铁芯上。当绕组中通过交流电时，在铁芯中产生涡流，这会使铁芯过热，消耗电能，破坏绝缘。 防止： 　　为了减少涡流，铁芯都不是整块金属，而是用许多绝缘的电阻率很大的硅钢片叠成。硅钢片的表面要经过处理，生成不导电的氧化层，可以进一步减小涡流。 减少涡流的方法是：增大回路的电阻 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 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. 答案　D D 2、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（　　） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在 铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大 的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层 CD 3、下面说法正确的是（ ） A．电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热 和烹饪食物的目的 B．高频感应炉是利用涡电流产生焦耳热而制成的感应 加热设备 C．感应加热的优点是可实现自动控制，但热辐射大 D．电磁流