2.5 涡流现象及其应用（备课件）-【上好课】2021-2022学年高二物理同步备课系列（粤教版2019选择性必修第二册）

第二章 电磁感应 第五节 涡流现象及其应用 粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册 一、涡流现象 如图所示，一块导体外面绕上线圈，给线圈通入 变化的电流，线圈中就会产生变化的磁场。线圈 中的导体可看成是由许多闭合回路组成的，回 路中的磁通量不断变化，每个回路中都会产生感 应电流。在整个导体中，一圈圈的感应电流环绕 导体轴线流动，如果用图表示这样的感应电流， 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。 高频感应炉就是利用涡流的热效应进行金属冶炼的例 子。如图所示，在耐火材料制成的冶炼锅中。放入待 熔化的金属，冶炼锅外缠绕线圈，让高频交变电流通 过线圈，被冶炼的金属内部产生很强的涡流，从而产 生大量的热量使金属熔化.这种冶炼方法加热效率高、 速度快，可以减小表面氧化程度，并且容易控制温度， 适合冶炼特种钢等各种特种合金。 像其他电流一样，金属块中的涡流也会产生热量。 如果金属的电阻率小，则会产生很强的涡流，产 生大量的焦耳热。利用涡流这种热效应，可以在 生产、生活中加热各种物体。 二、涡流的热效应 我们生活中常见的电磁炉也是涡流热效应的典型应用。 如图所示，利用陶瓷玻璃面板下方的线圈产生变化的 磁场，当铁磁材料制成的烹饪锅放置在面板上时，锅 底处在变化的磁场中产生涡流，使锅本身自行高速发 热，达到加热锅内食物的目的。通过控制交变电流的 大小，我们可以控制电磁炉的功率，从而满足炒、蒸、 炖等多种烹饪方式的火力需要。 在设计实验探究磁场中涡流的机械效应时，需要满足下列实验条件。 (1)提供一个磁场，既可以采用普通磁铁，也可以采用电磁铁。 (2)提供一个能够在磁场中做切割磁感线运动而产生涡流的导体， 例如悬挂在磁场中摆动的金属片、在磁场中旋转的铝笼等。 (3)考虑导体做切割磁感线运动的方式，可以是磁场静止、导体运 动，也可以是导体静止、磁场变化。 涡流除了热效应外，磁场中的涡流会受到安培力的作用，表现出相应的机械效应。 三、涡流的机械效应 【实验·探究】 综合上述三个条件，组合成不同的实验方案。 如图所示是其中一种方案.一个铝笼置于蹄形磁铁的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动、转动磁铁，观察铝笼的运动，思考并讨论下列问题。 (1)该实验方案采用了什么方式探究磁场中涡流的机械效应? (2