第五节 涡流现象及其应用（教学课件）物理粤教版选择性必修第二册

2.5 涡流现象及其应用 知识点一　涡流现象 1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生旋涡状的感应电流。 2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。 知识点二　涡流现象的应用 1．涡流的热效应 (1)电磁炉：电磁炉是涡流现象在生活中的应用，采用了磁场感应涡流的加热原理。 (2)高频感应炉：在感应炉中，有产生高频交变电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热。 2．涡流的机械效应 (1)电磁驱动：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)电磁阻尼：当导体相对磁场运动时，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。 (3)电磁阻尼与电磁驱动的比较 比较项 电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 由于导体在磁场中运动而产生感应电流 由于磁场运动引起磁通量的变化而产生感应电流 效果 安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动 导体受安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动 能量 转化 导体克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能 由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能，从而对外做功 相同点 两者都是电磁感应现象 3．涡流的磁效应 涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物。 课堂练习 【典例1】　如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)(　　) A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大 D．无法判定 【典例2】　(多选)如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热。下列说法中正确的是(　　) A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流 B．线圈中通以随时间变化的电流，在金属材料中会产生感应电流 C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的 D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的 1、电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确的是(　　) A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关 B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作 C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物 D．电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗 2、如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是(　　) A．恒定直流、小铁锅　　B．恒定直流、玻璃杯 C．变化的电流、小铁锅 D．变化的电流、玻璃杯 3、(多选)如图所示，在线圈上端放置一盛有冷水的金属杯，现接通交流电流，过了几分钟，杯内的水沸腾起来。若要缩短上述加热时间，下列措施可行的有(　　) A．增加线圈的匝数 B．提高交流电源的频率 C．将金属杯换为瓷杯 D．取走线圈中的铁芯 4、如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕OO′轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将(　　) A．以相同的转速与磁铁同向转动 B．以较小的转速与磁铁同向转动 C．以相同的转速与磁铁反向转动 D．静止不动 5、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高B。不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动 6、如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，第一种情况是虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。第二种情况是整个空间都有向外的匀强磁场，金属环的摆动情况是(　　) A．两种情况都经过相同的时间停下来 B．第一种情况先停下来 C．第二种情况先停下来 D．无法确定 7、(多选)如图所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是(　　) A．探测器内的探测线圈会产生变化磁场 B．只有有磁性的金属物才会被探测器探测到 C．探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流 D．探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流 8.(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层