粵教版選修32 第一章 第七節(jié) 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用 課件（29張）.pptx

第一章電磁感應(yīng) 第七節(jié)渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo)1 知道渦流的產(chǎn)生原因 2 了解電磁灶和渦流加熱原理 3 了解渦流現(xiàn)象的應(yīng)用 渦流制動和渦流探測 內(nèi)容索引 知識探究 題型探究 達(dá)標(biāo)檢測 知識探究 1 一 渦流現(xiàn)象 如圖1所示 線圈中的電流隨時間變化時 導(dǎo)體中有感應(yīng)電流嗎 如果有 它的形狀像什么 有 變化的電流產(chǎn)生變化的磁場 變化的磁場產(chǎn)生感生電場 使導(dǎo)體中的自由電子發(fā)生定向移動 產(chǎn)生感應(yīng)電流 它的形狀像水中的旋渦 所以把它叫做渦電流 簡稱渦流 答案 圖1 1 渦流 在一根導(dǎo)體外面繞上線圈 并讓線圈通入 在整個導(dǎo)體中 就形成一圈圈環(huán)繞導(dǎo)體軸線流動的 就好像 一樣 這種產(chǎn)生感應(yīng)電流的現(xiàn)象稱為渦流現(xiàn)象 2 渦流大小的決定因素 導(dǎo)體的外周長越 交變磁場的頻率越 渦流就越大 交變電流 感應(yīng)電流 水中的旋渦 長 高 判斷下列說法的正誤 1 渦流也是一種感應(yīng)電流 2 導(dǎo)體中有渦流時 導(dǎo)體沒有和其他元件組成閉合回路 故導(dǎo)體不會發(fā)熱 3 渦流是一種有害的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 二 電磁灶與渦流加熱 高頻感應(yīng)爐冶煉金屬是利用渦流熔化金屬 冶煉鍋內(nèi)裝入被冶煉的金屬 讓高頻交流電通過線圈 被冶煉的金屬內(nèi)部就產(chǎn)生很強(qiáng)的渦流 從而產(chǎn)生大量的熱使金屬熔化 優(yōu)點 速度快 溫度容易控制 能避免有害雜質(zhì)混入被冶煉的金屬中 高頻感應(yīng)爐結(jié)構(gòu)如圖2所示 電磁灶的結(jié)構(gòu)如圖3所示 圖2圖3 結(jié)合電磁感應(yīng)的條件回答下列問題 1 高頻感應(yīng)爐冶煉金屬的原理是什么 有什么優(yōu)點 答案 渦流產(chǎn)生在鐵磁材料制成的鍋底部 引起渦流的部分是灶內(nèi)的勵磁線圈 它與鍋底不接觸 電磁灶工作時表面摸上去溫度也挺高 是因為其表面與鐵鍋發(fā)生了熱傳遞 2 電磁灶中的渦流是怎樣產(chǎn)生的 產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分是否接觸 電磁灶的表面在電磁灶工作時的熱量是怎樣產(chǎn)生的 答案 圖2圖3 感應(yīng)加熱的定義及其應(yīng)用 1 利用足夠大的電力在導(dǎo)體中產(chǎn)生很大的 導(dǎo)體中電流可以發(fā)熱 使金屬受熱甚至熔化 2 應(yīng)用 高頻感應(yīng)爐 用高頻塑料熱壓機(jī) 渦流熱療系統(tǒng)用于 冶煉金屬 過塑 渦流 治療 判斷下列說法的正誤 1 電磁灶可以放砂鍋烹煮食物 2 電磁灶用鐵鍋時要謹(jǐn)慎 勺子把要絕緣 防止觸電 3 高頻感應(yīng)爐利用高頻電流產(chǎn)生的焦耳熱冶煉金屬 4 高頻感應(yīng)爐利用金屬塊中的渦流產(chǎn)生焦耳熱冶煉金屬 三 渦流制動與渦流探測 如圖4把高速旋轉(zhuǎn)的鋁盤放在蹄形磁鐵之間 鋁盤會發(fā)生什么現(xiàn)象 為什么 答案 鋁盤會很快停止轉(zhuǎn)動 原因 鋁盤在蹄形磁鐵的磁場中轉(zhuǎn)動 會在鋁盤中激起渦流 渦流與磁場相互作用產(chǎn)生一個動態(tài)阻尼力 從而提供制動力矩 從而使鋁盤快速停止轉(zhuǎn)動 圖4 渦流制動 渦流探測和渦流的防止 1 渦流制動 當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運動時 感應(yīng)電流會使導(dǎo)體受到 安培力的方向總是導(dǎo)體與磁場的相對運動 這種現(xiàn)象稱為渦流制動 這種制動方式常應(yīng)用于電表的阻尼制動 高速機(jī)車制動的渦流閘等 2 渦流探測 渦流金屬探測器具有一個通過一定頻率交變電流的探測線圈 該線圈產(chǎn)生的交變磁場在金屬物中激起 渦流的變化會反過來影響探測線圈 改變探測線圈電流的和 從而探知金屬物 安培力 渦流 阻礙 大小 相位 3 在生產(chǎn)和生活中 有時也要避免渦流效應(yīng) 要減小電機(jī) 變壓器的鐵芯在工作時產(chǎn)生的渦流 可采用的方法是把整塊鐵芯改成的鐵芯 增大回路 用薄片疊壓 電阻 判斷下列說法的正誤 1 電磁制動發(fā)生的過程 存在機(jī)械能向內(nèi)能的轉(zhuǎn)化 2 電磁制動中的感應(yīng)電流 受到的安培力為阻力 3 利用渦流金屬探測器 可以探測出違法分子攜帶的毒品 2 題型探究 一 渦流的理解 利用和防止 1 產(chǎn)生渦流的兩種情況 1 塊狀金屬放在變化的磁場中 2 塊狀金屬進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運動 2 產(chǎn)生渦流時的能量轉(zhuǎn)化 1 金屬塊在變化的磁場中 磁場能轉(zhuǎn)化為電能 最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 2 金屬塊進(jìn)出磁場或在非勻強(qiáng)磁場中運動 由于克服安培力做功 金屬塊的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能 最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 例1 多選 如圖5所示是高頻焊接原理示意圖 線圈中通以高頻變化的電流時 待焊接的金屬工件中就會產(chǎn)生感應(yīng)電流 感應(yīng)電流通過焊縫產(chǎn)生很多熱量 將金屬熔化 把工件焊接在一起 而工件其他部分發(fā)熱很少 以下說法正確的是 圖5 a 電流變化的頻率越高 焊縫處的溫度升高的越快b 電流變化的頻率越低 焊縫處的溫度升高的越快c 工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻小d 工件上只有焊縫處溫度升的很高是因為焊縫處的電阻大 答案 解析 交流電頻率越高 則產(chǎn)生的感應(yīng)電流越大 升溫越快 故a項對 b項錯 工件上各處電流相同 電阻大處產(chǎn)生的熱量多 故c項錯 d項對 例2 多選 如圖6所示 閉合金屬環(huán)從光滑曲面上h高處滾下 又沿曲面的另一側(cè)上升 設(shè)環(huán)的初速度為零 摩擦不計 曲面處在圖中磁場中 則a 若是勻強(qiáng)磁場 環(huán)上升的高度小于hb 若是勻強(qiáng)磁場 環(huán)上升的高度等于hc 若是非勻強(qiáng)磁場 環(huán)上升的高度等于hd 若是非勻強(qiáng)磁場 環(huán)上升的高度小于h 圖6 答案 解析 若磁場為勻強(qiáng)磁場 穿過環(huán)的磁通量不變 不產(chǎn)生感應(yīng)電流 即無機(jī)械能向電能轉(zhuǎn)化 機(jī)械能守恒 故a錯誤 b正確 若磁場為非勻強(qiáng)磁場 環(huán)內(nèi)要產(chǎn)生電能 機(jī)械能減少 故d正確 二 對渦流制動與渦流探測的理解 1 閉合回路的部分導(dǎo)體在做切割磁感線運動產(chǎn)生感應(yīng)電流時 導(dǎo)體在磁場中就要受到磁場力的作用 根據(jù)楞次定律 磁場力總是阻礙導(dǎo)體的運動 于是產(chǎn)生渦流制動 2 渦流制動是一種十分普遍的物理現(xiàn)象 任何在磁場中運動的導(dǎo)體 只要給感應(yīng)電流提供回路 就會存在渦流制動作用 例3在水平放置的光滑絕緣導(dǎo)軌上 沿導(dǎo)軌固定一個條形磁鐵 如圖7所示 現(xiàn)有銅 鋁和有機(jī)玻璃制成的滑塊甲 乙 丙 使它們分別從導(dǎo)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 圖7 答案 解析 甲 乙向磁鐵靠近時要產(chǎn)生渦流 受渦流制動作用 做減速運動 丙則不會產(chǎn)生渦流 只能勻速運動 例4金屬探測器已經(jīng)廣泛應(yīng)用于安檢場所 關(guān)于金屬探測器的論述正確的是a 金屬探測器可用于食品生產(chǎn) 防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分衎 金屬探測器探測地雷時 探測器的線圈中產(chǎn)生渦流c 金屬探測器探測金屬時 被測金屬中感應(yīng)出渦流d 探測過程中金屬探測器與被測物體相對靜止與相對運動探測效果相同 答案 解析 金屬探測器只能探測金屬 不能用于食品生產(chǎn) 防止細(xì)小的砂石顆?；烊胧称分?故a錯誤 金屬探測器探測金屬時 被測金屬中感應(yīng)出渦流 故b錯誤 c正確 探測過程中工作時金屬探測器應(yīng)與被測物體相對運動 相對靜止時無法得出探測效果 故d錯誤 故選c 達(dá)標(biāo)檢測 3 1 下列做法中可能產(chǎn)生渦流的是a 把金屬塊放在勻強(qiáng)磁場中b 讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做勻速運動c 讓金屬塊在勻強(qiáng)磁場中做變速運動d 把金屬塊放在變化的磁場中 答案 1 2 3 2 多選 如圖8所示 a b為大小 形狀均相同且內(nèi)壁光滑 但用不同材料制成的圓管 豎直固定在相同高度 兩個相同的磁性小球 同時從a b管上端距管口等高處無初速度釋放 穿過a管比穿過b管的小球先落到地面 下面對于兩管的描述中可能正確的是a a管是用塑料制成的 b管是用銅制成的b a管是用鋁制成的 b管是用膠木制成的c a管是用膠木制成的 b管是用塑料制成的d a管是用膠木制成的 b管是用鋁制成的 答案 圖8 1 2 3 3 如圖9所示 在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上分別放一小鐵鍋水和一玻璃杯水 給線圈通入電流 一段時間后 一個容器中水溫升高 則通入的電流與水溫升高的是a 恒定直流 小鐵鍋b 恒定直流 玻璃杯c 變化