2.5涡流现象及其应用（课件） 高二物理同步精品课堂（粤教版2019选择性必修第二册）

2.5 涡流现象及其应用 新粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册 第二章 这两种灶给锅加热的原理是什么？ 新课导入 思考与讨论： 在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？ 2、涡流的特点： （1）是整块导体发生的电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律。 （2）磁场变化越快，导体的横截面积越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。 涡流现象 1、涡流: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. 涡流现象的产 (1)涡流的热效应：真空冶炼炉 冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。 涡流冶炼的优点： 加热快、能耗少、易控温、无杂质 涡流的热效应 高频感应炉示意图 （2）电磁炉利用涡流加热。 电磁炉的陶瓷玻璃面板下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在面板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，进行烹饪。 涡流的热效应 演示实验：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？ 1、电磁阻尼：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的运动，这种现象叫作电磁阻尼。 涡流的机械效应 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 如图所示，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？ 当磁场相对于导体运动时，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叫作电磁驱动。 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的运动，这种现象叫作电磁阻尼。 涡流的机械效应 涡流的机械效应 磁性式转速表就是利用电磁驱动作用制成的。如图所示，转速表的磁铁转轴与其他机器设备(如车轮）相连.磁铁随着转轴转动时，在金属感应片中产生涡流，由于电磁驱动的作用带动指针发生偏转，直到与弹簧游丝扭转产生的反向作用效果平衡，由此显示出转速的大小.将转速表盘改为车速刻度，就成了汽车上的车速表。 情境：如图所示，磁电式电表中，轻铝框上绕着线圈。 【思考问题】 （1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？ （2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？ （3）安培力对铝框的转动产生什么影响？ 框的左边受到向下的安培力，框的右边受到向上的安培力 安培力阻碍框的转动 涡流的机械效应 v F v F 导体在磁场中运动 磁铁相对导体运动 阻尼 驱动 情景 对导体的作用 表现 原因 能量观 导体在磁场中运动 磁铁相对导体运动 阻尼 驱动 阻碍相对运动 阻碍磁通量变化 电磁阻尼和电磁驱动 导体的机械能转化为电能 磁体的机械能转化为导体的机械能 电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系 相同点：两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电 流的导体与磁场间的相对运动 涡流的机械效应 情境：金属探测器是利用涡流工作的，手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。 涡流的磁效应 安检门 涡流的磁效应 课堂小结 感应电流 的电能 内能 变化磁场 的磁场能 涡流现象 电磁感应 涡流的热效应 涡流的机械效应 机械能 涡流的磁效应 磁场能 1.如图所示，这是机场、车站等场所的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情形，其基本原理是当探测线圈靠近 金属物体时，会在金属物体中感应出电流。 下列科技实例的工作原理，与金属探测器的 工作原理不同的是( ) A.真空冶炼炉 B.交流感应电动机 C.回旋加速器 D.电子感应加速器 C 练习 2.如图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会产生感应电流，感应电流通过焊缝处时产生大量热量，从而将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他