2019-2020版物理新设计同步粤教版选修3-2讲义：第一章 电磁感应 第7节 Word版含答

[目标定位] 1.知道涡流现象及其产生原因.2.知道涡流在生产、生活中的应用，如利用涡流加热和制动等.3.了解在生产、生活中避免或减少涡流的方法.

一、涡流现象

1.涡流现象：在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象.

2.

3.对涡流的理解

(1)本质：电磁感应现象.

(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身构成闭合回路.

(3)特点：整个导体回路的电阻一般很小，感应电流很大，故金属块的发热功率很大.

4.产生涡流的两种情况

(1)块状金属放在变化的磁场中；

(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.

5.产生涡流时的能量转化

伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能.

【深度思考】

产生涡流时，金属块并没有接入闭合电路，为什么会产生感应电流？

答案金属块自身构成闭合回路，导体内部等效成许多闭合电路.当穿过金属块的磁通量变化时，金属块内部会产生感应电流.

【例1】下列关于涡流的说法中正确的是()

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.在硅钢片中不能产生涡流

解析涡流是一种特殊的电磁感应现象，它是感应电流，既有热效应，又有磁效应.硅钢片中能产生涡流，但电流较小，故选项A正确.

答案 A

二、电磁灶与涡流加热

1.电磁灶

(1)加热原理：磁场感应涡流加热.

(2)优点：①直接加热，热效率高.②无明火和炊烟，清洁、安全.③功能全.

2.高频感应炉

(1)原理：涡流感应加热.

(2)优点：①非接触式加热，热源和受热物件可以不直接接触；②加热效率高，速度快，可以减小表面氧化现象；③容易控制温度，提高加工精度；④可实现局部加热；⑤可实现自动化控制；⑥可减小占地、热辐射、噪声和灰尘.

【例2】电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力”强劲，安全可靠.如图1所示是描述电磁炉工作原理的示意图，下列说法正确的是()

图1

A.当恒定电流通过线圈时，会产生恒定磁场，恒定磁场越强，电磁炉加热效果越好

B.电磁炉通电线圈加交流电后，在锅底产生涡流，进而发热工作

C.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因这些材料的导热性能较差

D.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用

解析锅体中的涡流是由变化的磁场产生的，所加的电流是交流，不是直流.故A 错误，B正确；金属锅自身产生无数小涡流而直接加热于锅底，陶瓷锅或耐热玻璃锅属于绝缘材料，里面不会产生涡流，故C错误；在锅和电磁炉中间放一纸板，不会影响电磁炉的加热作用，故D错误.

答案 B

三、涡流制动与涡流探测

1.涡流制动

(1)原理：导体相对于磁场运动，产生的感应电流会使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体与磁场的相对运动.

(2)应用：电表的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸、脱水机的制动.

2.涡流探测

(1)涡流金属探测器是具有一个通过一定频率交变电流的探测线圈，该线圈产生的交变磁场在金属物中激起涡流，涡流的变化会反过来影响探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物.

(2)应用：探测行李包中的枪支、掩埋的地雷、金属覆盖膜厚度.

【例3】如图2所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块()

图2

A.在P和Q中都做自由落体运动

B.在两个下落过程中的机械能都守恒

C.在P中的下落时间比在Q中的长

D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大

解析小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故知，落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.

答案 C

【例4】金属探测器已经广泛应用于安检场所，关于金属探测器的论述正确的是()

A.金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中

B.金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流

C.金属探测器探测金属时，被探测金属中感应出涡流

D.探测过程中金属探测器与被探测物体相对静止与相对运动探测效果相同

解析金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误；金属探测器探测金属时，被探测金属中感应出涡流，故B 错误，C正确；探测过程中工作时金属探测器应与被探测物体相对运动，相对静止时无法得出探测效果，故D错误.

答案 C

四、涡流的防止

1.原理：缩小导体的外周长，增大材料的电阻率.

2.实例：电机和变压器的铁芯用硅钢片叠压而成.

【例5】(多选)变压器的铁芯是利用 …… 此处隐藏：1269字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……