2.5 涡流现象及其应用（课件PPT）-【新课程学案】新教材2022-2023学年高中物理选择性必修第二册（粤教版2019）

第五节　涡流现象及其应用 核心素养导学 物理观念 (1)了解涡流现象及涡流的热效应。 (2)了解电磁驱动和电磁阻尼的概念。 (3)了解涡流的磁效应及应用。 科学思维 通过涡流实例的分析，理解涡流在生产中的应用。 科学探究 探究磁场中涡流的机械效应，了解电磁阻尼和电磁驱动的原理。 一、涡流现象、涡流的热效应 1．涡流：由于电磁感应，在导体内部产生的__________，看起来就像水中的旋涡。 2．涡流现象：整块导体内部发生_________而产生感应电流的现象。 3．涡流的热效应：高频感应炉、电磁炉等。 感应电流 电磁感应 二、涡流的机械效应、涡流的磁效应 1．实验与探究 (1)实验装置：铝笼置于蹄形磁铁的两个磁极之间，铝笼可以绕 支点自由转动。 (2)实验过程和结论：让磁铁转动，可以观察到铝笼也随之同向 转动。 2．电磁驱动 (1)定义：当磁场相对于导体运动时，导体中产生的______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。 涡流 3．电磁阻尼 (1)定义：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______导体的运动的现象。 (2)应用：磁电式电表指针转动时，铝框中产生的涡流，由于电磁阻尼作用，铝框很快停止摆动。 4．涡流的磁效应 (1)概念：涡流产生磁场的现象。 (2)应用：金属探测器。 阻碍 1．(1)块状金属在匀强磁场中运动时，能否产生涡流？ 提示：不能。块状金属在匀强磁场中运动时，穿过金属块的磁通量不变，所以金属块中不产生涡流。 (2)利用涡流加热时，为什么使用高频交流电源？ 提示：涡流就是感应电流，使用高频交流电源，能产生高频变化的磁场，磁场中导体内的磁通量的变化更迅速，产生的感应电流更大，加热效果更好。 2．磁力刹车是游乐场中过山车采用的一种新型刹车装置，工作效应比靠摩擦力刹车更稳定，如图为该新型装置的原理图(从后面朝前看)：过山车的两侧装有铜片，停车区的轨道两侧装有强力磁铁，当过山车进入停车区时铜片与磁铁的相互作用能使过山车很快停下来。 这种刹车装置的原理是什么？ 提示：这种刹车装置是电磁阻尼的一种应用。 3．如图是用涡电流金属探测器探测地下金属物的示意图。判断下列说法的正误。 (1)探测器内的探测线圈会产生交变磁场。 ( ) (2)探测器只能探测到有磁性的金属物。 ( ) (3)探测器能探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡电流。 ( ) √ × × [答案]　D [拓展]　对应[典例]中的情境，若虚线下方的磁场为非匀强磁场，则金属块在曲面上滑动时产生的焦耳热总量是多少？ /方法技巧/ (1)金属块进出匀强磁场时，产生焦耳热，损失机械能。 (2)金属块整体在匀强磁场中运动时，其机械能不再损失，在磁场中做往复运动。 (3)金属块整体在非匀强磁场中运动时，金属块内部有涡流产生，金属块的机械能仍转化为电能。　 [针对训练] 1．某手持式考试金属探测器如图所示，它能检查出考生违规携带的电子通信储存设备。工作时，探测环中的发射线圈通以正弦式电流，附近的被测金属物中产生感应电流，感应电流的磁场反过来影响探测器线圈中的电流，使探测器发出警报。则 (　 ) A．被测金属物中产生的是恒定电流 B．被测金属物中产生的是交变电流 C．探测器与被测金属物相对静止时不能发出警报 D．违规携带的手机只有发出通信信号时才会被探测到 解析：工作中的探测器靠近金属物体时，在金属物体中就会产生涡流，这种涡流是交变电流，A错误，B正确；根据法拉第电磁感应定律，探测器产生的是变化的磁场，使靠近的金属物体产生涡流，探测器与被测金属物相对静止时也能发出警报，C错误；探测器的工作原理是电磁感应现象，和手机是否发出通信信号无关，D错误。 答案：B 2．电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，“火力”强劲，安全可靠，如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是 (　 ) A．当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果 越好 B．在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用 C．电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差 D．电磁炉通电线圈加变化的电流后，在锅底产生涡流，进而发热工作 解析：锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是变化的电流，不是恒定的电流，A错误，D正确；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，B错误；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热锅，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，C错误。 答案：D　 3．(选自沪科版新教材课后练习)强大的涡电流在金属内流动时，会释放大量的热能。工业上利用这种热效应，制成高频电磁感应电炉来