2018-2019学年高中物理（沪科）选修3-2（课件+检测）：1.6　涡流现象与电磁灶 (3份打包)

1.6　涡流现象与电磁灶 学 习 目 标 知 识 脉 络 1.知道涡流现象，知道涡流是如何产生的． 2.理解电磁驱动和电磁阻尼现象．(难点) 3.掌握涡流的危害以及如何利用和防止涡流．(难点) 4.掌握电磁灶的结构及工作原理．(重点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、探究涡流现象(图1­6­1) 1．整块金属放在变化的磁场中，或者线圈中用整块软铁割成的铁心在通有交变电流时，金属内的磁通量就会发生变化，从而在金属内产生感应电流，这种感应电流呈涡旋状，叫做涡电流，简称涡流． 2.导体的外周长越长、交变磁场的频率越高，涡流就越大． 图1­6­1 二、无火之灶——电磁灶 1．工频电磁灶 (1)构造：励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器． (2)原理：在两组线圈中通过50 Hz的电流iA和iB，从而在锅体中产生涡流，涡流的电能在锅体的材料电阻上转化为热能以加热食品． 2．高频电磁灶 (1)构造：由加热线圈、灶面板、控制保护电路三部分组成． (2)原理：接通电源后，50 Hz的交变电流经过整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为20～50 kHz的高频振荡电流．高频振荡电流产生高频磁场，从而在锅体内产生涡流． 3．涡流的其他应用 (1)利用涡流转化的热能，可以提炼金属． (2)利用涡流在磁场中受到的电磁力，可制成电磁驱动和电磁阻尼设备． [基础自测] 1．思考判断 (1)涡流有热效应，但没有磁效应． (×) 【提示】　涡流也有磁效应． (2)把金属块放在变化的磁场中可产生涡流． (√) (3)探测器探测地雷是利用了涡电流． (√) (4)提炼金属是利用了涡流产生的热量． (√) (5)电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流从而对食物进行加热的． (×) 【提示】　电磁灶是利用变化的磁场在锅体内产生涡流从而对食物进行加热的． (6)电磁灶是利用变化的磁场在铁质锅底中产生涡流，使铁质锅底迅速升温，而对锅内食物加热的． (√) 2．下列关于涡流的说法中正确的是 (　　) 【导学号：53932037】 A．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 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢中不能产生涡流 A　[涡流是由于穿过整块导体的磁通量发生变化而产生的电磁感应现象，具有热效应、磁效应、机械效应等．故选项A正确．] 3．涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了电磁灶．关于电磁灶，下列说法正确的是(　　) 【导学号：53932038】 A．电磁灶都是用高频交流电工作的 B．高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物 C．电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样的 D．无论哪种电磁灶，都是利用涡流原理工作的 D　[电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶就是直接用50 Hz的电流工作，而不是用高频交变电流工作的，故A错；高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成．通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物，而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故B错；电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电磁波，故C错；电磁灶都是利用电磁感应产生的涡流的热效应工作的，故D正确．] [合 作 探 究·攻 重 难] 涡流现象 1.对涡流的正确理解 (1)成因：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时，穿过金属块的磁通量发生变化，在金属块自身构成的闭合回路中产生感应电流． (2)特点：金属块本身自行构成闭合回路，如果整块金属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量． 2．涡流的利用和防止 (1)涡流的利用：利用高频真空冶炼炉冶炼高纯度的金属；用探测器探测地雷、探测地下电缆；利用涡流可以治疗疾病；利用涡流探伤技术可以检测导电物体的表面和近表面缺陷、涂镀层厚度，还有磁悬浮列车是利用涡电流减速的． (2)涡流的防止：减小涡流的主要途径是增大在变化的磁场中使用金属导体的电阻：一是选用电阻率大的材料，如常用的铁心材料是电阻率较大的硅钢；二是把导体制作成薄片，薄片与薄片之间用绝缘材料相隔，这样增大电阻来减小因涡流损失的能量． 　光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1­6­2所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示)，一个小金属块从抛物线上y＝b(b＞a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长．求金属块在曲面上滑动的过程中产生的总热量为多少？ 图1­6­2 【解析】　金属块在进入磁场或离开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生涡流，进而产生热．最后，