2.5 涡流现象及其应用 课件-2023-2024学年高二下学期物理粤教版（2019）选择性必修第二册

第二章 电磁感应 粤教版 选择性必修二 第五节 涡流现象及其应用 1 新课导入 既没火苗，也没黑烟，锅底也不变黑，为什么一个大大的线圈就能让电磁炉工作，使锅里的水很快就烧开？ 思考与讨论 在变化磁场中放入金属圆环能否产生感应电流？ 若能，感应电流的形状、方向如何？ 2) 在变化磁场中放入金属圆盘能否产生感应电流？ 若能，感应电流的形状、方向如何？ 磁场增强 磁场增强 感应电流 涡流 像漩涡一样 的闭合曲线 Part 01 涡流现象 4 涡流现象 涡电流：当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任何导体中都会产生感应电流,这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，故叫涡电流，简称涡流。 涡流现象：整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象 1、定义： 涡流现象 3、条件： （1）穿过导体（金属块）的磁通量发生变化 （2）导体（金属块）本身可自行构成闭合回路 2、本质：电磁感应 导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流。即导体内部产生了涡流。 涡流现象 【小试牛刀】下列哪种做法可能使金属圆盘产生涡流? A．放在匀强磁场中 B．放在变化的磁场中 C．在匀强磁场中做匀速运动 D．在匀强磁场中做变速运动 E．在非匀强磁场中做匀速运动 F．进入或离开（匀强或非匀强）磁场中 对涡流本质的理解 你知道涡流应用在那些方面，哪些方面我们又应该防止涡流的影响？ Part 02 涡流的应用 8 涡流的应用 一、涡流的热效应 金属块中的涡流也要产生热量，如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量也很多。 真空冶炼炉 (高频感应炉) 电磁炉 高频焊接机 涡流 涡流的应用 真空冶炼炉 (高频感应炉) 低频或直流行不行？ 被冶炼的金属内部产生很强的涡流，产生大量的热量使金属熔化 高频焊接 该处电阻大还是小？ 焊接时要使工件在极短时间内迅速加热，必须采用很大的焊接电流和电阻 涡流的应用 锅底产生强涡流，产生大量的热量使锅本身自行高速发热 电磁炉 【例1】(多选)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就产生感应电流，感应电流通过焊缝处产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其它部分发热很少，以下说法正确的是( ) A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 交流电频率越高，则产生的感应电流越强，升温越快，工件电流相同，即电阻大， 温度高，放热多 课堂练习 AD 课堂练习 【例2】 电磁炉又名电磁灶,是现代厨房革命的产物,它无需明火或传导式加热而让热直接在锅底产生,因此热效率得到了极大的提高。是一种高效节能厨具,完全区别于传统所有的有火或无火传导加热厨具。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 (　　) B A.电磁炉通电线圈加直流电,电流越大,电磁炉加热效果越好 B.电磁炉的原理是通电线圈加交流电后,在锅底产生涡流,进而发热工作 C.在锅和电磁炉中间放一绝缘物质,电磁炉不能起到加热作用 D.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 涡流的应用 二、涡流的机械效应 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。 1、电磁驱动 2、电磁阻尼 一个铝框放在蹄形磁铁的两个磁极间，可以绕支点自由转动。如果转动线圈周围的蹄形磁体，线圈是否会运动起来？为什么？ 涡流的应用 二、涡流的机械效应 1、电磁驱动 磁场相对于导体转动，在导体中产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力使导体跟着磁场转动，这种现象称为电磁驱动。 B N S N S B I F F 涡流的应用 二、涡流的机械效应 1、电磁驱动 应用：磁悬浮列车 磁悬浮的基本原理很简单，就是利用“同性相斥、异性相吸”的电磁原理，让磁铁对抗地心引力，让车辆悬浮起来（一般情况下不超过1厘米），然后利用电磁驱动力引导，推动列车前行。 涡流的应用 二、涡流的机械效应 1、电磁驱动 应用：交流感应电动机 连接到三相电源时能产生旋转的磁场 一种交流感应电动机的结构 涡流的应用 二、涡流的机械效应 2、电磁阻尼 当导体在磁场中运动时，感应电流会使导体受到安培力，安培力的方向总是阻碍导体的运动——电磁阻尼。 应用：磁电式电表 思考与讨论 问题：磁式电流表为什么用铝框做线圈骨架？ （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？ 由右手定则可知，右侧产生的电流向里，左侧产生的电流向外，故从前向后看产生的感应电流为逆时针方向