高二物理渦流現(xiàn)象與電磁灶

1．6渦流現(xiàn)象與電磁灶課標定位學習目標：1.知道渦流現(xiàn)象及渦流產(chǎn)生的原因．2．知道電磁灶的種類及常用電磁灶的原理．3．知道渦流對我們有不利和有利兩方面，以及如何利用和防止．重點難點：1.重點是渦流概念的理解及有關現(xiàn)象的理解．2．難點是電磁灶的原理及應用．

核心要點突破課堂互動講練課前自主學案知能優(yōu)化訓練1.6課前自主學案一、探究渦電流現(xiàn)象1.如圖1－6－1所示，當線圈中通有交變電流時，鐵心中這些回路的磁通量就會發(fā)生變化，從而在鐵心內(nèi)產(chǎn)生感應電流．這種感應電流呈______狀，所以叫做渦電流，又叫_____．由于整塊金屬的電阻______，所以渦電流常常______．渦電流會引起鐵心發(fā)熱，這不僅損耗了大量的電能，而且還可能燒壞設備．2．變壓器和鎮(zhèn)流器的鐵心通常用涂有絕緣漆的__________疊壓制成，而不是用__________制成，其原因是為了______________．渦旋渦流很小很大薄硅鋼片一整塊鐵減小渦電流圖1－6－1三星學科,教師助手,學生幫手,家長朋友！思考感悟渦流是在整塊金屬中產(chǎn)生的渦旋狀電流，是否遵循法拉第電磁感應定律？提示：渦流是整塊導體發(fā)生的電磁感應現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應定律．二、無火之灶——電磁灶1．工頻電磁灶(1)結(jié)構(gòu)：由烹調(diào)鍋、灶面板及工頻勵磁器構(gòu)成．工頻勵磁器由___________和___________構(gòu)成．(2)工作原理：在兩組線圈中分別通過50Hz的電流iA和iB，從而在鍋體中產(chǎn)生渦流，______在鍋體中轉(zhuǎn)化為熱能以加熱食品．勵磁線圈勵磁鐵心電能2．高頻電磁灶(1)結(jié)構(gòu)：由__________、__________、_______________三部分組成．(2)工作原理：50Hz的交流電經(jīng)過整流和濾波變?yōu)開_______，然后通過電子開關的迅速導通和截止，使加熱線圈中產(chǎn)生20kHz～50kHz的_______________，從而產(chǎn)生高頻磁場使鍋內(nèi)產(chǎn)生渦流，加熱食品．加熱線圈灶面板控制保護電路直流高頻振蕩電流核心要點突破一、探究渦流現(xiàn)象1．渦流整塊金屬處于變化的磁場中或切割磁感線時，在金屬塊內(nèi)部形成閉合回路，從而形成像旋渦狀的感應電流，這種電流叫做渦電流，簡稱渦流．2．渦流的兩種效應及應用(1)渦流的熱效應：利用渦流在回路中產(chǎn)生的熱量冶煉金屬的高頻爐；家庭中使用的電磁灶．(2)渦流的磁效應：利用渦流所產(chǎn)生的磁場進行電磁阻尼和電磁驅(qū)動．3．渦流的本質(zhì)在理解渦流時，要注意渦流的本質(zhì)是由于電磁感應而產(chǎn)生的，它的產(chǎn)生仍然符合感應電流產(chǎn)生的條件(有磁通量的改變，具體形式是有磁場的變化或?qū)w切割磁感線)，特殊之處在于感應電流不是在線狀回路中產(chǎn)生的，而是在塊狀金屬中產(chǎn)生的．4．對渦流的理解要注意到渦流產(chǎn)生的特點，從而理解渦流的兩種效應的應用．渦流是在金屬塊內(nèi)部產(chǎn)生的，因而加熱電路無需和被加熱材料直接接觸，起到感應加熱的作用．另外金屬的電阻率一般較低，故而渦電流的強度一般很大，因而熱效應和磁效應很明顯，所以在應用時要特別重視．即時應用(即時突破，小試牛刀)1.以下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發(fā)生變化而產(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)生渦流解析：選A.根據(jù)渦流的產(chǎn)生原因(變化磁場中的金屬塊、電流變化的線圈附近的導體中都產(chǎn)生渦流)知：渦流就是平時常見的感應電流，是因為穿過導體的磁通量發(fā)生變化而產(chǎn)生的，符合感應電流產(chǎn)生的原因，所以A正確，B錯誤。渦流和其他電流一樣，也有熱效應和磁效應，C錯誤．硅鋼的電阻率大，產(chǎn)生的渦流較小，不是不能產(chǎn)生渦流，D錯誤．二、電磁灶的原理及優(yōu)點1．電磁灶的工作原理電磁灶的臺面下布滿了金屬導線纏繞的線圈．當線圈中通有交替變化極快的交流電時，在臺板上與鐵鍋底之間產(chǎn)生強大的交變磁場；磁感線穿過鐵鍋體，使鍋底感應出大量的強渦流，當渦流受材料電阻的阻礙時，就放出大量的熱，將鍋內(nèi)食物加熱．2．電磁灶的分類常用電磁灶有工頻電磁灶和高頻電磁灶．工頻電磁灶的主體部件是由勵磁線圈的勵磁鐵心組成的工頻勵磁器．高頻電磁灶主體部件由加熱線圈、控制保護電路組成．3．電磁灶的優(yōu)點與一般灶具相比，電磁灶具有熱效率高、環(huán)保性好、節(jié)能等優(yōu)點．即時應用(即時突破，小試牛刀)2.渦電流會使金屬發(fā)熱，人們利用這個原理制成了電磁灶．關于電磁灶，下列說法正確的是(

)A．電磁灶都是用高頻交流電工作的B．高頻電磁灶有加熱線圈，可以通過熱傳導將熱能傳導給鍋體及鍋內(nèi)食物C．電磁灶和微波爐是一個道理，工作原理是一樣的D．無論哪種電磁灶，都是利用渦流原理工作的解析：選D.電磁灶都是用家用交流電工作的，工頻電磁灶就是直接用50Hz的電流工作，而不是用高頻交變電流工作的，故A錯．高頻電磁灶由加熱線圈、灶面板、控制保護電路組成．通過電子開關，可以使加熱線圈中產(chǎn)生高頻率振蕩電流，從而再使鍋體內(nèi)產(chǎn)生渦電流，用以加熱食物．而不是直接用加熱線圈去加熱鍋體內(nèi)食物，故B錯．電磁灶是利用電磁感應現(xiàn)象產(chǎn)生渦流，而微波爐是利用電磁場產(chǎn)生電磁波，故C錯．電磁灶都是利用電磁感應產(chǎn)生的渦電流的熱效應工作的，故D正確．課堂互動講練渦流的產(chǎn)生及利用例1

圖1－6－2是利用高頻交流電焊接自行車零件的原理示意圖，其中外圈A是通高頻交變電流的線圈，B是自行車零件，a是待焊接口，焊接時接口兩端接觸在一起．當A中通有交變電流時B中會產(chǎn)生感應電流，使得接口處金屬熔化焊接起來．(1)試分析說明，焊接的快慢與交變電流的頻率有什么關系？(2)試解釋說明，為什么焊接過程中，接口a處被熔化而零件的其他部分并不很熱？圖1－6－2【精講精析】

(1)A中交變電流的頻率越高，B中磁通量的變化率越大，產(chǎn)生的感應電動勢越大，感應電流I越大，所以電流熱功率P＝I2R也越大，焊接得越快．(2)B中各處電流大小相等，但接口a處電阻大，電流熱功率大，而其他部分電阻小，電流熱功率小，所以接口a處已被熔化而零件其他部分并不很熱．【答案】見精講精析【方法總結(jié)】高頻焊接依據(jù)兩點：一是渦流；二是閉合電路中的功率分配關系．電磁灶原理分析例2

(2011年上海高二檢測)我們用來做煮食的爐子有各種各樣的款式，它們的工作原理各不相同．有以天然氣、液化石油氣等作燃料的，例如天然氣爐；還有以直接的電熱方式加熱的，例如電飯鍋；下面介紹的是以電磁感應原理生熱的電磁爐．如圖1－6－3所示是描述電磁爐工作原理的示意圖．爐子的內(nèi)部有一個金屬線圈，當電流通過線圈時，會產(chǎn)生磁場，這個磁場的大小和方向是不斷變化的，這個變化的磁場又會引起放在電磁爐上面的鐵質(zhì)(或鋼質(zhì))鍋底內(nèi)產(chǎn)生感應電流，由于鍋底有電阻，所以感應電流又會在鍋底產(chǎn)生熱效應，從而起到加熱物體的作用．電磁爐的特點是：電磁爐的效率比一般的爐子都高，熱效率高達90%，爐面無明火，無煙無廢氣，火力強勁，安全可靠．因為電磁爐是以電磁感應產(chǎn)生電流，利用電流的熱效應產(chǎn)生熱量，所以不是所有的鍋或烹飪器都適用．對于鍋的選擇，方法很簡單，只要鍋底能被磁鐵吸引的就能用．適合放在電磁爐上的烹飪器有不銹鋼鍋、不銹鋼壺、平底鐵鍋；不適用的有陶瓷鍋、圓底鐵鍋、耐熱玻璃鍋、鋁鍋、銅鍋等．圖1－6－3完全免費,無需注冊,天天更新！(1)在用電磁爐加熱食物的過程中涉及的物理原理有(回答三個即可)：①________________.②________________.③________________.(2)電磁爐所用的鍋不能用陶瓷鍋、耐熱玻璃鍋的原因是______________；電磁爐所用的鍋不能用鋁鍋、銅鍋的原因是____________．(3)在鍋和電磁爐中間放置一紙板，則電磁爐還能起到加熱作用嗎？為什么？【精講精析】

(1)①電流的磁效應(或電生磁)

②電磁感應現(xiàn)象(或磁生電)

③電流的熱效應(或焦耳定律)(2)不能產(chǎn)生電磁感應現(xiàn)象電阻率小，電熱少，效率低(3)能起到加熱作用．線圈產(chǎn)生的磁場能穿透紙板到達鍋底，在鍋底產(chǎn)生感應電流，利用電流的熱效應加熱食物．【答案】見精講精析【方法總結(jié)】此類題目屬于信息題，閱讀量較大，對學生在閱讀中提取信息的能力要求較高，因此解答此類問題時，一定要認真，在閱讀中發(fā)現(xiàn)問題，在閱讀中分析問題，在閱讀中解決問題，在閱讀中找到答案，在閱讀中得出結(jié)論．電磁驅(qū)動和電磁阻尼現(xiàn)象的分析例3 (2011年咸陽高二檢測)如圖1－6－4所示，蹄形磁鐵的兩極之間放置一個線圈abcd，磁鐵和線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動，線圈的運動情況是(

)A．俯視，線圈順時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同B．俯視，線圈逆時針轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速與磁鐵相同C．線圈與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速D．線圈靜止不動圖1－6－4【自主解答】當磁鐵轉(zhuǎn)動時，由楞次定律知，線圈中有感應電流產(chǎn)生，以阻礙磁通量的增加，即感應電流的方向必定是使其受到的力矩的方向與磁鐵轉(zhuǎn)動方向相同，以阻礙磁通量的增加，因而線圈跟著轉(zhuǎn)起來，但轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速．