2.5 涡流现象及其应用（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修2（粤教版）

第五节　涡流现象及其应用 学习目标 核心素养 1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流的应用和危害。 2.通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用。 3.了解电磁阻尼和电磁驱动。 物理观念：电磁阻尼、电磁驱动 科学思维：通过涡流产生的分析，体会如何趋利避害 科学探究：电磁驱动和电磁阻尼的产生机制 授课提示：对应学生用书第45页 [知识梳理] 一、涡流现象 在整个导体中，一圈圈的感应电流环绕导体轴线流动，这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以我们称之为涡电流，简称涡流。这种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。 二、涡流的应用 1．涡流热效应：如高频感应炉。 2．涡流的机械效应 (1)电磁驱动 ①概念：当磁场相对导体运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，安培力使导体运动起来的现象。 ②应用：磁性式转速表。 (2)电磁阻尼 ①概念：当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且安培力总是阻碍导体运动的现象。 ②应用：磁电式电表。 3．涡流的磁效应：如金属探测器。 [自主评价] 1．判断正误 (1)涡流是由整块导体发生的电磁感应现象，不遵循法拉第电磁感应定律。(×) (2)通过增大铁芯材料的电阻率可以减小涡流。(√) (3)变压器的铁芯用硅钢片叠成是为了减小涡流。(√) (4)在电磁阻尼与电磁驱动中安培力所起的作用相同。(×) (5)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式的能转化为电能，最终转化为内能。(√) 2．情景思考 用导线把微安表的两个接线柱连在一起后，晃动微安表时，表针摆动的幅度为什么比没连接接线柱时的小？ 提示：用导线把微安表的两个接线柱连接起来后，就形成了闭合回路，产生感应电流阻碍表针的相对运动，即发生电磁阻尼现象。 授课提示：对应学生用书第45页 要点一　对涡流的理解 　如图所示为电磁炉加热原理图。电磁炉的锅具为什么用平底的铁锅？ 提示：在平底的铁锅底部产生涡流，从而使得锅底温度升高，起到加热做饭或炒菜的作用。 1．对涡流的理解 (1)本质：电磁感应现象。 (2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路。 (3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大。 2．产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中。 (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 3．产生涡流时的能量转化 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。 　在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示。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点以同样的速度向磁铁滑去。各滑块在未接触磁铁前的运动情况是(　　) 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 [思路点拨]　→→→ [解析]　铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻碍而减速，有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，做匀速运动，故C正确。 [答案]　C 针对训练 1.高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图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(电流的大小和方向发生周期性变化)，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，因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是(　　) A．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：高频感应炉的原理是：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金 属内产生涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化，故C正确。 答案：C 2.(多选)电磁感应铝箔封口机被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的。下列有关说法正确的是(　　) A．封口材料可用普通塑料来代替铝箔 B．该封口机可用干电池作为电源以方便携带 C．封口过程中温度过高时，可通过适当减小所通电流的频率来解决 D．该封口机适用于玻璃、塑料等多种材