高一物理课件：第1章 涡流现象与电磁灶

1、第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 16涡流现象与电磁灶涡流现象与电磁灶 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 1.知道涡流是如何产生的知道涡流是如何产生的(重点重点) 2知道涡流的弊与利以及如何防止和利用知道涡流的弊与利以及如何防止和利用 3了解常见的电磁灶的分类和工作原理了解常见的电磁灶的分类和工作原理 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 新知初探新知初探自主学习自主学习 一、探究涡电流现象一、探究涡电流现象 1.涡流：当线圈中通有交变涡流：当线圈中通有交变 电流时，铁心中这些回路电流时，铁心中这

2、些回路 的磁通量就会发生变化，的磁通量就会发生变化， 从而在铁心内产生感应电从而在铁心内产生感应电 流这种感应电流呈流这种感应电流呈_状，所以叫做涡状，所以叫做涡 电流，又叫电流，又叫_ 涡旋涡旋 涡流涡流 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 2.涡流的危害涡流的危害 由于整块金属的电阻由于整块金属的电阻_，所以涡电流常，所以涡电流常 常常_涡电流会引起铁心发热，这不仅涡电流会引起铁心发热，这不仅 损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备 3.涡流危害的防止涡流危害的防止 变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的变压器和镇流器的铁心

3、通常用涂有绝缘漆的 _叠压制成叠压制成,而不是用而不是用_ 制成，其原因是为了制成，其原因是为了_ 很小很小 很大很大 薄硅钢片薄硅钢片一一整块金属整块金属 减小涡电流减小涡电流 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 想一想想一想 涡流是在整块金属中产生的涡旋状电流，涡流是在整块金属中产生的涡旋状电流， 是否遵循法拉第电磁感应定律？是否遵循法拉第电磁感应定律？ 提示：提示：涡流是整块导体发生的电磁感应现涡流是整块导体发生的电磁感应现 象，同样遵循法拉第电磁感应定律象，同样遵循法拉第电磁感应定律 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 二

4、、无火之灶二、无火之灶电磁灶电磁灶 1.工频电磁灶工频电磁灶 (1)结构：由烹调锅、灶面板及工频励磁器构成结构：由烹调锅、灶面板及工频励磁器构成. 工频励磁器由工频励磁器由_和和_构成构成. (2)工作原理：在两组线圈中分别通过工作原理：在两组线圈中分别通过50 Hz的的 电 流电 流 i A 和和 i B ， 从 而 在 锅 体 中 产 生 涡 流 ， 从 而 在 锅 体 中 产 生 涡 流 ， _在锅体中转化为热能以加热食品在锅体中转化为热能以加热食品 励磁线圈励磁线圈 励磁铁心励磁铁心 电能电能 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 2.高频电磁灶高频电磁灶

5、 (1)结构：由结构：由_、 _、 _三部分组成三部分组成 (2)工作原理：工作原理：50 Hz的交流电经过整流和滤波的交流电经过整流和滤波 变为变为_，然后通过电子开关的迅速导通，然后通过电子开关的迅速导通 和截止，使加热线圈中产生和截止，使加热线圈中产生20 kHz50 kHz 的的_，从而产生高频磁场使锅，从而产生高频磁场使锅 内产生涡流，加热食品内产生涡流，加热食品 加热线圈加热线圈灶面板灶面板 控制保护电路控制保护电路 直流直流 高频振荡电流高频振荡电流 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 学案导引学案导引 1.涡流产生的条件是什么？块状金属在匀强磁涡

6、流产生的条件是什么？块状金属在匀强磁 场中运动能形成涡流吗？场中运动能形成涡流吗？ 2.利用涡流加热物体时，为什么使用高频交流利用涡流加热物体时，为什么使用高频交流 电呢？电呢？ 要点探究要点探究讲练互动讲练互动 对涡流的理解对涡流的理解 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 1.涡流的产生：涡流实际上是一种特殊的电磁涡流的产生：涡流实际上是一种特殊的电磁 感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者 导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以 等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭等效成许许多多的

7、闭合电路，当穿过这些闭 合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些 闭合电路中将产生感应电流即导体内部产闭合电路中将产生感应电流即导体内部产 生了涡流生了涡流 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 2.涡流的特点：当电流在金属块内自成闭合回涡流的特点：当电流在金属块内自成闭合回 路路(产生涡流产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，时，由于整块金属的电阻很小， 涡流往往很强，根据公式涡流往往很强，根据公式PI2R知，热功率的知，热功率的 大小与电流的平方成正比，故金属块的发热大小与电流的平方成正比，故金属块的发热 功率很大功率很大

8、第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 3.能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能能量转化：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如转化成电能最终在金属块中转化为内能如 果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转果金属块放在了变化的磁场中，则磁场能转 化为电能最终转化为内能；如果是金属块进化为电能最终转化为内能；如果是金属块进 出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服出磁场或在非匀强磁场中运动，则由于克服 安培力做功，金属块的机械能转化为电能，安培力做功，金属块的机械能转化为电能， 最终转化为内能最终转化为内能 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感

9、应与现代生活 栏目栏目 导引导引 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 如图所示，在一个绕有如图所示，在一个绕有 线圈的可拆变压器铁心上分别线圈的可拆变压器铁心上分别 放一小铁锅水和一玻璃杯水放一小铁锅水和一玻璃杯水 给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中 水温升高水温升高,则通入的电流与水温升高的是则通入的电流与水温升高的是() A恒定直流、小铁锅恒定直流、小铁锅 B恒定直流、玻璃杯恒定直流、玻璃杯 例例1 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 C变化的电流、小铁锅变化的电流、小铁锅 D变化的电

10、流、玻璃杯变化的电流、玻璃杯 【思路点拨思路点拨】解此题应把握两点：解此题应把握两点： (1)穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要 条件条件 (2)涡流是在导体内产生的涡流是在导体内产生的 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 【精讲精析精讲精析】通入恒定直流时，所产生的通入恒定直流时，所产生的 磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的 电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生 感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内 产

11、生涡流，电能转化为内能，使水温升高；产生涡流，电能转化为内能，使水温升高； 涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以 玻璃杯中的水不会升温玻璃杯中的水不会升温 【答案答案】C 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 变式训练变式训练 (2012上海高二检测上海高二检测)高频感应高频感应 炉是用来熔化金属对其进行冶炉是用来熔化金属对其进行冶 炼的，如图为冶炼金属的高频感应炉的示意炼的，如图为冶炼金属的高频感应炉的示意 图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频图，炉内放入被冶炼的金属，线圈通入高频 交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，

12、交变电流，这时被冶炼的金属就能被熔化， 这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避 免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼 特种金属，该炉的加热原理是特种金属，该炉的加热原理是() 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 A利用线圈中电流产生的焦耳热利用线圈中电流产生的焦耳热 B利用线圈中电流产生的磁场利用线圈中电流产生的磁场 C利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产 生的涡流生的涡流 D给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电

13、解析：选解析：选C.高频感应炉的原理是给线圈通以高高频感应炉的原理是给线圈通以高 频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场， 磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，利用磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，利用 涡流的热效应，可使金属熔化涡流的热效应，可使金属熔化 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 学案导引学案导引 1.电磁灶的工作原理是什么？有哪些优点？电磁灶的工作原理是什么？有哪些优点？ 2.使用电磁灶时，所有的锅具都能用吗？使用电磁灶时，所有的锅具都能用吗？ 电磁灶的原理及优点电磁灶的原理及优点 第第1章电磁感应与现代生活章电磁

14、感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 1.工频电磁灶工频电磁灶 (1)结构如图结构如图 工频电磁灶的结构与原理示意图工频电磁灶的结构与原理示意图 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 它的励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器它的励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器. (2)工作原理：接通电源后，在两组线圈中分工作原理：接通电源后，在两组线圈中分 别通过别通过50 Hz的电流的电流iA和和iB，从而在锅体中产生，从而在锅体中产生 涡流涡流又将电能在锅体的材料电阻上转涡流涡流又将电能在锅体的材料电阻上转 化为热能以加热食品同时，涡流又在磁场化为热能以加热食品同时，涡流又在磁

15、场 中受到电磁力的作用，可使锅体紧紧地吸附中受到电磁力的作用，可使锅体紧紧地吸附 在灶面板上，避免产生振动而发出噪音在灶面板上，避免产生振动而发出噪音 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 2.高频电磁灶高频电磁灶 (1)结构：它由加热线圈、灶面板、控制保护结构：它由加热线圈、灶面板、控制保护 电路三部分组成，如图所示电路三部分组成，如图所示 高频电磁灶的结构示意图高频电磁灶的结构示意图 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 (2)原理：接通电源后，原理：接通电源后，50 Hz的交变电流经过的交变电流经过 整流和滤波变为直流，然后通过

16、电子开关的整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的 迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为 2050 kHz的高频振荡电流，高频电流产生的高频振荡电流，高频电流产生 高频磁场，从而在锅体内产生涡流，涡流导高频磁场，从而在锅体内产生涡流，涡流导 致锅体发热，加热食品致锅体发热，加热食品 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 特别提醒：特别提醒：因为电磁灶是以电磁感应产生涡因为电磁灶是以电磁感应产生涡 电流，利用涡电流的热效应产生热量，所以电流，利用涡电流的热效应产生热量，所以 不是所有的锅具都能用适合放在电磁炉上不是所有的锅具都能

17、用适合放在电磁炉上 烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁 锅锅(钢锅钢锅)等；不适用的有陶瓷锅、耐热玻璃锅等；不适用的有陶瓷锅、耐热玻璃锅 等，因为陶瓷锅或玻璃锅是绝缘材料，不能等，因为陶瓷锅或玻璃锅是绝缘材料，不能 产生涡流，无法加热食物产生涡流，无法加热食物 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 我们用来煮食的我们用来煮食的 炉子有各种各样的款式，炉子有各种各样的款式， 它们的工作原理各不相它们的工作原理各不相 同有以天然气、液化同有以天然气、液化 石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以石油气等作燃料的，例如天然气炉；还

18、有以 直接的电热方式加热的，例如电饭锅；下面直接的电热方式加热的，例如电饭锅；下面 介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉如介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉如 图所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉图所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉 例例2 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈 时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是 不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在 电磁炉上面的铁质电磁炉上面的铁质(或钢质或钢质)锅底内产生

19、感应锅底内产生感应 电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会 在锅底产生热效应，从而起到加热物体的作在锅底产生热效应，从而起到加热物体的作 用用 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉 子都高，热效率高达子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟，炉面无明火，无烟 无废气，火力强劲，安全可靠无废气，火力强劲，安全可靠 因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电 流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或流的热效应产生热量，所

20、以不是所有的锅或 烹饪器都适用对于锅的选择，方法很简单烹饪器都适用对于锅的选择，方法很简单, 只要锅底能被磁铁吸引的就能用适合放在只要锅底能被磁铁吸引的就能用适合放在 电磁炉上的烹饪器有不锈钢锅、不锈钢壶、电磁炉上的烹饪器有不锈钢锅、不锈钢壶、 平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、 耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 (1)在用电磁炉加热食物的过程中涉及的物理在用电磁炉加热食物的过程中涉及的物理 原理有原理有(回答三个即可回答三个即可)： _. _. _. (2)电磁炉所用

21、的锅不能用陶瓷锅、耐热玻电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻 璃锅的原因是璃锅的原因是_；电磁炉所用的电磁炉所用的 锅不能用铝锅、铜锅的原因是锅不能用铝锅、铜锅的原因是_ (3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉 还能起到加热作用吗？为什么？还能起到加热作用吗？为什么？ 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 【思路点拨思路点拨】此类题属于信息题，解题的此类题属于信息题，解题的 关键有两点：关键有两点： (1)熟悉并理解电磁炉的构造及工作原理熟悉并理解电磁炉的构造及工作原理 (2)认真读题，提取和问题相应的信息认真读题，提取和问题

22、相应的信息 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 【精讲精析精讲精析】(1)由题干信息可知，电磁炉由题干信息可知，电磁炉 的原理是变化的电流形成变化的磁场，变化的原理是变化的电流形成变化的磁场，变化 的磁场使电磁炉上的锅具产生涡流加热食物的磁场使电磁炉上的锅具产生涡流加热食物, 故涉及以下三个原理：故涉及以下三个原理： 电流的磁效应电流的磁效应(或电生磁或电生磁)电磁感应现象电磁感应现象 (或磁生电或磁生电) 电流的热效应电流的热效应(或焦耳定律或焦耳定律) 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 (2)电磁炉是电磁感应现象的应用电磁炉

23、是电磁感应现象的应用,陶瓷锅、陶瓷锅、 耐热玻璃锅耐热玻璃锅 不能产生电磁感应现象，为了更有效加热食不能产生电磁感应现象，为了更有效加热食 物，应选取电热效率高的锅具，铝锅和铜锅物，应选取电热效率高的锅具，铝锅和铜锅 电阻率小，电热少，效率低电阻率小，电热少，效率低 (3)能起到加热作用线圈产生的磁场能穿透能起到加热作用线圈产生的磁场能穿透 纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用 电流的热效应加热食物电流的热效应加热食物 【答案答案】见精讲精析见精讲精析 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 【规律方法规律方法】此类题目属于信

24、息题，阅读此类题目属于信息题，阅读 量较大，对学生在阅读中提取信息的能力要量较大，对学生在阅读中提取信息的能力要 求较高，因此解答此类问题时，一定要认真求较高，因此解答此类问题时，一定要认真, 在阅读中发现问题，在阅读中分析问题，在在阅读中发现问题，在阅读中分析问题，在 阅读中解决问题阅读中解决问题 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 互动探究互动探究 由上例可知电磁灶是应用电由上例可知电磁灶是应用电 磁感应原理加热的一种无明磁感应原理加热的一种无明 火特殊灶具目前高频电磁火特殊灶具目前高频电磁 灶的灶面只适用于平底锅具，若将弧底锅加灶的灶面只适用于平底锅具，若将弧底锅加 入金属材料改造成如图的平底结构，能否正入金属材料改造成如图的平底结构，能否正 常工作常工作 第第1章电磁感应与现代生活章电磁感应与现代生活 栏目栏目 导引导引 解析：这种改造既能使弧底锅能够稳定地放解析：这种改造既能使弧底锅能够稳定地