第一章 第三节 电磁感应定律的应用-2020-2021学年高中物理选修3-2【导学教程】同步辅导（鲁科版）word

第三节　电磁感应定律的应用 [学习目标] 1．了解涡流现象，知道涡流产生的原理。 2．了解涡流的防止和利用。 3．了解磁卡和动圈式话筒的工作原理。 一、涡流及其应用 定义 由于电磁感应，在导体中产生的像水中旋涡状的感应电流。 特点 若金属的电阻率小，涡流往往很强，产生的热量很多。 应用 (1)涡流热效应的应用：如真空冶炼炉、电磁炉。 (2)涡流磁效应的应用：如探测器、探雷器。 危害 变压器、电动机、发电机的铁芯会因涡流损失大量的电能，并导致设备发热 防止 电动机、变压器等设备中应防止铁芯中涡流过大而导致浪费能量，损坏电器。 (1)途径一：增大铁芯材料的电阻率。 (2)途径二：用相互绝缘的硅钢片叠成的铁芯代替整个硅钢铁芯。[来源:学科网] ►自主思考——判一判 (1)涡流也是一种电磁感应现象。 (2)只有金属块中的磁通量发生变化才会产生涡流。 (3)金属块在匀强磁场中做变速运动也可能产生涡流。 答案　(1)√　(2)√　(3)× 二、磁卡和动圈式话筒 1．磁卡工作原理 磁卡信息的录入是利用了电流的磁效应；信息的读取与录入过程相反，利用了电磁感应原理。 2．动圈式话筒 动圈式话筒是把声音信号转变为电信号的装置，由膜片、线圈、永磁体等构成，其工作原理是利用了电磁感应原理。 考点一　对涡流的理解 [问题探究] 乘坐飞机的乘客登机前都要接受安全检查。如图所示是一种手持式安全检查报警器，一靠近金属体，它就会发出报警声。这是为什么呢？ 图1－3－1 提示　在报警器内有一线圈，线圈中通有高频高流，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，使相关的电子线路发出报警声。 [知识提炼] 1．涡流的产生条件 涡流的本质是电磁感应现象，产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化。因为金属块本身可自行构成闭合回路，同时整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡。 2．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中。 (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3．涡流现象中的能量分析 伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能。例如，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，这就是涡流的热效应。 4．涡流的利用与危害 (1)涡流的应用： 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。 ②利用涡流的磁效应：电磁阻尼和电磁驱动。 (2)涡流的危害： 在各种电机、变压器中，涡流是非常有害的，首先它会使铁芯的温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时会使材料报废；其次涡流发热要消耗能量，使电机、变压器的效率降低。 [提醒]　(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(越大)，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡电流就越大。 [题组通关] 1．(多选)如图1－3－2所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升。设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则 图1－3－2 A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h 解析　若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错，B正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确。 答案　BD 2．(多选)如图1－3－3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量，将金属熔化，把工作焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是 图1－3－3 A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 解析　交变电流的频率越高，它产生的磁场变化越快，根据法拉第电磁感应定律，在待焊接工件中产生的感应电动势就越大，感应电流就越大。而产生的热量与电流的二次平方成正比，所以交变电流的频率越高，焊接处放出的热量越多；又根据Q＝I2Rt可知，选项D正确。 答案　AD[来源:Z#xx#k.Com] 3．如图1－3－4所示是冶炼金属的感应炉的示意图。高频感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生涡流来熔化金属。以下关于高频感应炉的说法中正确的是 图1－3－4 A．高频