滬科版選修32 3.2渦流現(xiàn)象與電磁灶 課件（27張）.ppt

渦流現(xiàn)象與電磁灶 目標定位1 能說出渦流的產(chǎn)生原因及渦流的防止和利用 2 了解電磁灶的工作原理 內(nèi)容索引 知識探究 達標檢測 知識探究 1 一 探究渦電流現(xiàn)象 演示渦流生熱實驗在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵心上面放一口小鐵鍋 如圖1 鍋內(nèi)放少許水 給線圈通入交變電流一段時間 再用玻璃杯代替小鐵鍋 通電時間相同 分析上面實驗結合教材內(nèi)容回答下列問題 1 鐵鍋和玻璃杯中的水溫有什么不同 通電后鐵鍋中的水逐漸變熱 玻璃杯中的水溫不變化 忽略熱傳導 答案 圖1 2 試著解釋這種現(xiàn)象 線圈接入周期性變化的電流 某段時間內(nèi) 若電流變大 則其磁場變強 變化的磁場激發(fā)出感生電場 小鐵鍋 導體 可以看作是由許多閉合線圈組成的 在感生電場作用下 這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢 從而產(chǎn)生渦旋狀的感應電流 由于導體存在電阻 當電流在導體中流動時 就會產(chǎn)生電熱 則鍋中的水會熱起來 而玻璃當中雖然也會產(chǎn)生感生電場 但沒有自由移動的電荷 故不會產(chǎn)生電流 也不會產(chǎn)生電熱 則玻璃杯中的水溫沒有變化 答案 1 渦流是整塊導體發(fā)生的現(xiàn)象 同樣遵循 定律 2 磁場變化越 越大 導體的橫截面積s越 導體材料的電阻率越 形成的渦流就越大 3 由于整塊金屬的電阻很 所以渦電流常常 變壓器和鎮(zhèn)流器的鐵心通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成 而不是用一整塊鐵制成 其原因是為了 減少鐵心發(fā)熱損失 電磁感應 法拉第電磁感應 很大 小 減小渦電流 小 快 大 例1下列關于渦流的說法中正確的是a 渦流跟平時常見的感應電流一樣 都是因為穿過導體的磁通量變化而產(chǎn)生的b 渦流不是感應電流 而是一種有別于感應電流的特殊電流c 渦流有熱效應 但沒有磁效應d 在硅鋼中不能產(chǎn)生渦流 答案 解析 渦流的本質(zhì)是電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生的感應電流 只不過是由金屬塊自身構成回路 它既有熱效應 也有磁效應 所以a正確 b c錯誤 硅鋼中產(chǎn)生的渦流較小 d錯誤 二 無火之灶 電磁灶如圖2所示是某電磁爐的工作原理圖 下面是某一品牌電磁爐的說明書上的部分內(nèi)容 這一部分和電磁爐是采用磁場感應渦流加熱原理 它利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場 當磁場內(nèi)的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時 即會產(chǎn)生無數(shù)的小渦流 使鍋 圖2 體本身自行快速發(fā)熱 然后再加熱鍋內(nèi)食物 電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波 完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收 不會泄漏 對人體健康絕對無危害 問題 1 渦流產(chǎn)生在哪里 2 產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分是否接觸 3 電磁爐的表面 陶瓷 在電磁爐工作時會不會發(fā)熱 為什么 答案 圖2 1 渦流產(chǎn)生在鐵質(zhì)鍋底部 2 產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分不接觸 3 從理論上講 由于電磁爐表面是陶瓷做成 所以在電磁爐工作時不會發(fā)熱 電磁灶的臺面下布滿了金屬導線纏繞的 當通上交替變化極快的交變電流時 在臺板與鐵鍋底之間產(chǎn)生強大的交變 磁感線穿過鍋體 使鍋底感應出大量的強 當渦流受到材料電阻的阻礙時 就放出 將飯菜煮熟 線圈 渦流 大量的熱 磁場 例2 多選 電磁灶采用感應電流 渦流 的加熱原理 是通過電子線路產(chǎn)生交變磁場 把鐵鍋放在灶面上時 在鐵鍋底部產(chǎn)生交變的電流 它具有升溫快 效率高 體積小 安全性好等優(yōu)點 下列關于電磁灶的說法中正確的是a 電磁灶面板可采用陶瓷材料 發(fā)熱部分為鐵鍋底部b 電磁灶可以用陶瓷器皿作為鍋具對食品加熱c 可以通過改變電子線路的頻率來改變電磁灶的功率d 電磁灶面板可采用金屬材料 通過面板發(fā)熱加熱鍋內(nèi)食品 答案 解析 電磁灶的上表面如果用金屬材料制成 使用電磁灶時 上表面材料發(fā)生電磁感應要損失電能 所以電磁爐上表面要用絕緣材料制作 發(fā)熱部分為鐵鍋底部 故a正確 b d錯誤 鍋體中渦流的強弱與磁場變化的頻率有關 故c正確 三 電磁阻尼和電磁驅(qū)動1 電磁阻尼彈簧上端固定 下端懸掛一根磁鐵 將磁鐵托起到某一高度后放開 磁鐵能上下振動較長時間才停下來 如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈 使磁鐵上下振動時穿過它 如圖3所示 磁鐵就會很快停下來 解釋這個現(xiàn)象 圖3 答案 當磁鐵穿過固定的閉合線圈時 在閉合線圈中會產(chǎn)生感應電流 感應電流的磁場會阻礙磁鐵靠近或離開線圈 也就使磁鐵振動時除了受空氣阻力外 還受線圈的磁場阻力 克服阻力需要做的功較多 彈簧振子的機械能損失較快 因而會很快停下來 2 電磁驅(qū)動一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間 如圖4所示 蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞oo 軸轉(zhuǎn)動 當蹄形磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時線圈也順時針轉(zhuǎn)動 當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時線圈也逆時針轉(zhuǎn)動 根據(jù)以上現(xiàn)象 回答下列問題 1 蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時 穿過線圈的磁通量是否變化 圖4 答案 變化 2 線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么力 線圈的轉(zhuǎn)動速度與磁鐵的轉(zhuǎn)動速度相同嗎 答案 線圈內(nèi)產(chǎn)生感應電流受到安培力的作用 安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來 線圈的轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速 電磁阻尼與電磁驅(qū)動的區(qū)別與聯(lián)系 1 電磁阻尼中安培力的方向與導體運動方向 導體運動 電磁驅(qū)動中導體受安培力的方向與導體運動方向 導體運動 2 電磁阻尼中安培力做功 其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 電磁驅(qū)動中由于電磁感應 磁場能轉(zhuǎn)化為電能 通過安培力做功 電能轉(zhuǎn)化為而對外做功 3 電磁阻尼與電磁驅(qū)動現(xiàn)象中安培力的作用效果均為相對運動 應注意電磁驅(qū)動中導體的運動速度要磁場的運動速度 相反 阻礙 推動 導體的機械能 相同 克服 小于 阻礙 例3在水平放置的光滑絕緣導軌上 沿導軌固定一個條形磁鐵 如圖5所示 現(xiàn)有銅 鋁和有機玻璃制成的滑塊甲 乙 丙 使它們分別從導軌上的a點以某一初速度向磁鐵滑去 各滑塊在向磁鐵運動的過程中a 都做勻速運動b 甲 乙做加速運動c 甲 乙做減速運動d 乙 丙做勻速運動 答案 解析 圖5 甲 乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流 受電磁阻尼作用 做減速運動 丙則不會產(chǎn)生渦流 只能勻速運動 例4 多選 如圖6所示 蹄形磁鐵和矩形線圈均可繞豎直軸oo 轉(zhuǎn)動 從上向下看 當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時 則a 線圈將逆時針轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)速與磁鐵相同b 線圈將逆時針轉(zhuǎn)動 轉(zhuǎn)速比磁鐵小c 線圈轉(zhuǎn)動時將產(chǎn)生大小 方向周期性變化的電流d 線圈轉(zhuǎn)動時感應電流的方向始終是abcda 答案 解析 圖6 當磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時 相當于磁鐵不動而線圈順時針旋轉(zhuǎn)切割磁感線 線圈中產(chǎn)生大小 方向周期性變化的電流 故c對 d錯 由楞次定律可知 線圈將與磁鐵同向轉(zhuǎn)動 但轉(zhuǎn)速一定小于磁鐵的轉(zhuǎn)速 如兩者的轉(zhuǎn)速相同 磁感線與線圈處于相對靜止狀態(tài) 線圈不切割磁感線 無感應電流產(chǎn)生 達標檢測 2 1 渦流的理解 下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是a 把金屬塊放在勻強磁場中b 讓金屬塊在勻強磁場中做勻速運動c 讓金屬塊在勻強磁場中做變速運動d 把金屬塊放在變化的磁場中 1 2 3 4 答案 解析 1 2 3 4 渦流就是整個金屬塊中產(chǎn)生的感應電流 所以產(chǎn)生渦流的條件就是在金屬塊中產(chǎn)生感應電流的條件 即穿過金屬塊的磁通量發(fā)生變化 而a b c中磁通量不變化 所以a b c錯誤 把金屬塊放在變化的磁場中時 穿過金屬塊的磁通量發(fā)生了變化 有渦流產(chǎn)生 所以d正確 2 對電磁灶工作原理的理解 熔化金屬的一種方法是用 高頻爐 它的主要部件是一個銅制線圈 線圈中有一鉗鍋 鍋內(nèi)放待熔的金屬塊 當線圈中通以高頻交流電時 鍋中金屬就可以熔化 這是因為a 線圈中的高頻交流電通過線圈電阻 產(chǎn)生焦耳熱b 線圈中的高頻交流電產(chǎn)生高頻微波輻射 深入到金屬內(nèi)部 產(chǎn)生焦耳熱c 線圈中的高頻交流電在鉗鍋中產(chǎn)生感應電流 通過鉗鍋電阻產(chǎn)生焦耳熱d 線圈中的高頻交流電在金屬塊中產(chǎn)生感應電流 通過金屬塊電阻產(chǎn)生焦耳熱 答案 解析 1 2 3 4 線圈中的高頻交流電通過線圈 從而產(chǎn)生變化的電磁場 使得處于電磁場的金屬塊產(chǎn)生渦流 進而發(fā)熱 故a b c錯誤 d正確 故選d 3 電磁阻尼的理解與應用 如圖7所示 條形磁鐵用細線懸掛在o點 o點正下方固定一個水平放置的鋁線圈 讓磁鐵在豎直面內(nèi)擺動 下列說法中正確的是a 磁鐵左右擺動一次 線圈內(nèi)感應電流的方向改變2次b 磁鐵始終受到感應電流磁場的斥力作用c 磁鐵所受到的感應電流對它的作用力始終是阻力d 磁鐵所受到感應電流對它的作用力有時是阻力有時是動力 答案 解析 圖7 1 2 3 4 磁鐵向下擺動時 根據(jù)楞次定律 線圈中產(chǎn)生逆時針方向感應電流 從上往下看 并且磁鐵受到感應電流對它的作用力為阻力 阻礙它靠近 磁鐵向上擺動時 根據(jù)楞次定律 線圈中產(chǎn)生順時針方向感應電流 從上往下看 磁鐵受感應電流對它的作用力仍為阻力 阻礙它遠離 所以磁鐵在左右擺動一次過程中 電流方向改變3次 感應電流對它的作用力始終是阻力 只有c項正確 1 2 3 4 4 對渦流的防