第七节

涡流现象及其应用

知识点 1 涡流现象1.涡流：整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现 象.

外周长越长 2.涡流现象的规律：导体的____________,交变磁场的频率越高 越大 _________,涡流________. 3.涡流现象的应用： (1)在生活中的应用：电磁灶与涡流加热. (2)在生产中的应用：高频感应炉、涡流闸、金属探测器等.

知识点 2 涡流现象的物理实质1.涡流产生的过程：如图 1-7-1 所示，在一根导体外面绕

上线圈，并让线圈通入交变电流，根据麦克斯韦理论，变化的磁场激发出感生电场.导体可以看做是由许多闭合线圈组成的，在 感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋

状的感应电流.2.在应用和防止涡流时应注意：

(1)在应用涡流时要尽可能使回路电阻小一些. (2)在防止涡流时要尽可能使回路电阻大一些. 图 1-7-1

【例题】(双选)下面说法正确的是(

)

A.电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和 烹饪食物的目的 B.高频感应炉是利用涡电流产生焦耳热而制成的感应加 热设备 C.感应加热的优点是可实现自动控制，但热辐射大 D.电磁流量计用来测量高黏度但不能有腐蚀性流体的流 量

解析：电磁灶是在金属锅体中产生的热效应，是典型的涡

流现象的应用，通过这种加热，可以达到加热和烹饪食物的目的；高频感应炉也是利用涡电流产生焦耳热而制成的感应加热 设备；感应加热的优点是可实现自动控制，热辐射小；电磁流 量计常用来测量高黏度及强腐蚀性流体的流量.

答案： AB

【配对训练】 1.磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在铝框

上，而不用塑料做骨架，是因为( C )A.塑料材料的坚硬程度达不到要求 B.塑料是绝缘的，对线圈的绝缘产生不良影响

C.铝框是导体，在铝框和指针一块摆动过程中会产生涡流，使指针很快停止摆动 D.铝框的质量比塑料框的质量大

解析：主要是为了依靠电磁阻尼快速稳定.

题型1

涡流的产生与判断

【例题】如图 1-7-2 所示，两个相同的轻质铝环套在一 根水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环时，两 环的运动情况是(

)

A.同时向左运动，间距变大

B.同时向左运动，间距变小C.同时向右运动，间距变大 图 1-7-2

D.同时向右运动，间距变小

解析：当条形磁铁向左运动靠近两环时，将使穿过两环中 的磁通量都增加，根据楞次定律，两环的运动都阻碍磁铁相对 环的运动，即阻碍“靠近”,那么两环都向左运动.又由于两 环中的感应电流方向相同，两平行的同向电流间有相互吸引的 磁场力

,因而两环间的距离要减小，故 B 项选项正确. 答案：B 规律总结：本题中要抓住两点，一是金属能够自身形成闭 合回路，形成涡流，二是磁通量要发生变化，形成涡流，阻碍 相对运动.

【触类旁通】

1.某磁场磁感线如图 1-7-3 所示，有铜线圈自图示 A位置落至 B 位置，在下落过程中，自上向下看，线圈中的感应 电流方向为( C ) A.始终顺时针 B.始终逆时针 C.先顺时针，再逆时针 D.先逆时针，再顺时针

图 1-7-3

题型2

涡流现象的理解与应用

【例题】光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图 1-7-4

所示，抛物线的方程是 y=x2,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(图中虚线所示),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，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是(

)

A.mgd C.mg(b-a)

1 2 B.2mv 1 2 D.mg(b-a)+2mv图 1-7- 4

解析：金属块进入或离开磁场时，由于涡流现象产生焦耳 热，损失机械能而使金属块所能达到的最高位置越来越低；当 金属块所能达到的最高位置为 y=a 时，金属块不再进出磁场， 不再产生焦耳热，金属块机械能不再损失，在磁场中往复运动. 由于金属块减少的动能和重力势能全部转化为内能，所以 Q= 1 2 1 2 —mv +mgb-mga=mg(b-a)+—mv . 2 2 答案：D

【触类旁通】 2.(双选)如图 1-7-5 所示是高频焊接原理示意图.线圈 中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电 流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊 接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是( )

图 1-7-5

A.电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高得越快B.电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高得越快C.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小D.工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大

解析：电流变化的频率越高，磁通量变化越快，感应电动 势越大，感应电流越大.由焦耳定律可知，电阻越大，产生的 热量越多. 答案：AD