2.5 涡流现象及其应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理粤教版选择性必修第二册

第二章 电磁感应 第五节 涡流现象及其应用 了解涡流的机械效应，理解电磁阻尼和电磁驱动的原理，并了解其在生产和生活中的应用。 03 了解涡流的热效应及其应用。 02 01 理解涡流的产生原理，了解涡流在生产和生活中的应用。 04 了解涡流的磁效应及其应用。 重点 重难点 重点 闭合回路的磁通量发生变化，回路中就有电流产生。 1.电路闭合 2.磁通量变化 Φ=BS（B变化或S变化） 知识回顾 01 涡流现象 涡流的热效应 如图所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 答案　有。 它的形状像水中的旋涡，所以把它叫作涡电流，简称涡流。 观察与思考 1.涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以叫作涡电流，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 核心知识 2.涡流的热效应：金属块中的涡流会产生热量，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，利用涡流产生的热量可以 冶炼金属。 真空冶炼炉 核心知识 3.产生涡流的两种情况 (1)块状金属放在变化的磁场中。 (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。 4.产生涡流的能量转化 (1)块状金属放在变化的磁场中 磁场能 电能 内能 (2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动 机械能 电能 内能 克服安培力做功 核心知识 5.涡流的应用与防止 (1)应用：真空冶炼炉、电磁炉 核心知识 (2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流 常用电阻率较大的硅钢做材料，用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。 交变电流 交变电流 整块铁芯 彼此绝缘的薄片 核心知识 (1)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流。 (　　) (2)涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的。(　　) (3)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热。(　　) √ × × 辨析 1.(多选)(2025·佛山市高二期中)高频焊接原理示意图如图所示，线圈通以高频交流电，金属工件的焊缝中就产生大量焦耳热，将焊缝熔化焊接，下列情况中能使焊接处消耗的电功率增大的是 A.其他条件不变，增大交变电流的电压 B.其他条件不变，增大交变电流的频率 C.感应电流相同的条件下，增大焊接处的接触电阻 D.感应电流相同的条件下，减小焊接处的接触电阻 √ √ √ 例题 增大交变电流的电压，其他条件不变，则线圈中交变电流增大，磁通量变化率增大，因此产生的感应电动势增大，感应电流也增大，那么焊接处消耗的电功率增大，故A正确； 高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊接处消耗的电功率越大，故B正确； 感应电流相同条件下，增大焊接处的接触电阻，由P=I2R可知焊接处消耗的电功率增大，故C正确，D错误。 02 涡流的机械效应 1.如图甲所示，将两磁铁在同一高度释放，下方放有闭合线圈的磁铁很快停止振动，而下方不放闭合线圈的磁铁能振动较长时间，如何解释这个现象？ 答案　题图甲中下方放有闭合线圈的磁铁振动时除了受空气阻力外，还受到线圈的磁场阻力，所以很快停下来。 观察与思考 2.如图所示，当顺时针或逆时针转动蹄形磁体时线圈怎样转动？ 使线圈转动起来的动力是什么？ 答案　当蹄形磁体顺时针转动时,线圈也顺时针转动；当蹄形磁体逆时针转动时,线圈也逆时针转动 线圈受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来。 观察与思考 2.电磁驱动：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。 B N S N S B I F F 1.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。 核心知识 3.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，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象称为电磁阻尼。 v 核心知识 2.(2024·河源市高二检测)电磁驱动是21世纪初问世 的新概念，该技术被视为将带来交通工具大革命。 多国科学家都致力于此项研究。在日常生活中,比如 摩托车和汽车上装有的磁性式转速表就是利用了电磁驱动原理。如图所示，是磁性式转速表及其原理图,关于磁性式转速表的电磁驱动原理,下列说法正确的是 A.铝盘接通电源，通有电流的铝盘在磁场作用下带动指针转动 B.永久磁铁随转轴转动产生运动的磁场，在铝盘中产生感应电流，感应电流使铝 盘受磁场力而转动 C.铝盘转动的方向与永久磁铁转动方向相反 D.铝盘和永久磁铁被同转轴带动，两者转动是完全同步的 √ 例题 当永久磁铁随转轴转动时，产生转动的磁场，在铝盘中会产生感应电流，这时永久磁铁的磁场会对铝盘上的感应电流有力的作用，而对铝盘产生一个转动的力矩，使铝盘带动指针转动，由于弹簧游丝的反力矩，会使指针稳定指在某一刻度上，A错误，B正确； 该转速表运用了电磁感应原理，由楞次定律知，铝盘磁场总是阻碍永久磁铁转动，要减小穿过铝盘磁通量的变化，永久磁铁转动方向与铝盘转动方向相同，C错误； 永久磁铁固定在转轴上，铝盘固定在指针轴上，铝盘和永久磁铁不是同转轴带动，所以两者转动不是同步的，D错误。 3.(2024·珠海市高二期中)汽车使用的电磁制动原理示意图如图所示，当导体在固定通电线圈产生的磁场中运动时，会产生涡流，使导体受到阻碍运动的制动力。下列说法不正确的是 A.制动过程中，导体会发热 B.制动力的大小与导体运动的速度有关 C.改变线圈中的电流方向，导体就可获得动力 D.制动过程中导体获得的制动力逐渐减小 √ 例题 由于导体中产生了涡流，根据涡流的热效应可知，制动过程中，导体会发热，故A正确； 导体运动速度越大，穿过导体中回路的磁通量的变化率越大，产生的涡流越大，则所受安培力即制动力越大，即制动力的大小与导体运动的速度有关，故B正确； 根据楞次定律可知，导体所受安培力总是要阻碍导体与磁场间的相对运动，即改变线圈中的电流方向，导体受到的安培力仍然为阻力，故C错误； 制动过程中，导体的速度逐渐减小，穿过导体中回路的磁通量的变化率变小，产生的涡流变小，则所受安培力即制动力减小，故D正确。 电磁阻尼与电磁驱动的比较   电磁阻尼 电磁驱动 不同点 成因 由导体在磁场中运动形成的 由磁场运动而形成的 效果 安培力方向与导体运动方向相反，为阻力 安培力方向与导体运动方向相同，为动力 能量转化 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 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 共同点 两者都是电磁感应现象，导体受到的安培力都是阻碍导体与磁场间的相对运动 总结提升 03 涡流的磁效应 能播放音乐的铝片和铁碗 金属碗为什么可以播放音乐？播放一段时间后，用手触摸碗底，看有什么感觉？ 观察与思考 1.涡流也是电流，而电流能够产生磁场，因此涡流也具有磁效应。 2.涡流探测：(1)原理：互感。 (2)应用：探测行李包中的枪支、埋于地下的地雷、金属覆盖膜的厚度。 金属探测仪 探雷器 要点归纳 4.(2024·东莞市高二期中)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈中通有变化的电流。如果金属物品通过安检门，金属物品中会被感应出涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而报警，关于安检门的说法正确的是 A.安检门能检查出毒贩携带的毒品 B.如果“门框”的线圈中通上恒定电流，安检门也能正常工作 C.安检门能检查出旅客携带的金属水果刀 D.安检门工作时，主要利用了电流的热效应原理 √ 例题 安检门利用涡流探测人身上携带的金属物品的原理：线圈中变化的电流产生的磁场，会在金属中激发出涡流(感应电流)，涡流产生的磁场影响线圈磁场，从而探测到金属物品，则安检门可以检查出旅客携带的金属水果刀，而不能检查出毒贩携带的毒品，若“门框”的线圈中通上恒定电流而不是交变电流则无法产生感应电流，安检门不能正常工作，故A、B错误，C正确； 安检门工作时，主要利用了电磁感应原理，故D错误。 4.涡流的磁效应： 3.涡流的机械效应： 2.涡流的热效应： 电能 内能 电能 机械能 1.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 电能 磁场能 涡流现象及其应用 课堂小结 本 课 结 束 Keep Thinking! $