第1章 1.6　涡流现象与电磁灶

1、.1.6涡流现象与电磁灶学 习 目 标知 识 脉 络1.知道涡流现象，知道涡流是如何产生的2.理解电磁驱动和电磁阻尼现象难点3.掌握涡流的危害以及如何利用和防止涡流难点4.掌握电磁灶的构造及工作原理重点自 主 预 习·探 新 知知识梳理一、探究涡流现象图1­6­11整块金属放在变化的磁场中，或者线圈中用整块软铁割成的铁心在通有交变电流时，金属内的磁通量就会发生变化，从而在金属内产生感应电流，这种感应电流呈涡旋状，叫做涡电流，简称涡流2.导体的外周长越长、交变磁场的频率越高，涡流就越大图1­6­1二、无火之灶电磁灶1工频电磁灶1构造：励磁线圈和励

2、磁铁心构成了工频励磁器2原理：在两组线圈中通过50 Hz的电流iA和iB，从而在锅体中产生涡流，涡流的电能在锅体的材料电阻上转化为热能以加热食品2高频电磁灶1构造：由加热线圈、灶面板、控制保护电路三部分组成2原理：接通电源后，50 Hz的交变电流经过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2050 kHz的高频振荡电流高频振荡电流产生高频磁场，从而在锅体内产生涡流3涡流的其他应用1利用涡流转化的热能，可以提炼金属2利用涡流在磁场中受到的电磁力，可制成电磁驱动和电磁阻尼设备根底自测1考虑判断1涡流有热效应，但没有磁效应×【提示】涡流也有磁效应2把金属

3、块放在变化的磁场中可产生涡流3探测器探测地雷是利用了涡电流4提炼金属是利用了涡流产生的热量5电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流从而对食物进展加热的×【提示】电磁灶是利用变化的磁场在锅体内产生涡流从而对食物进展加热的6电磁灶是利用变化的磁场在铁质锅底中产生涡流，使铁质锅底迅速升温，而对锅内食物加热的2以下关于涡流的说法中正确的选项是 【导学号：53932037】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在硅钢中不能产生涡流A涡流是由于穿过整块导体的磁通量发生变化而产生的电磁感

4、应现象，具有热效应、磁效应、机械效应等应选项A正确3涡电流会使金属发热，人们利用这个原理制成了电磁灶关于电磁灶，以下说法正确的选项是 【导学号：53932038】A电磁灶都是用高频交流电工作的B高频电磁灶有加热线圈，可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C电磁灶和微波炉是一个道理，工作原理是一样的D无论哪种电磁灶，都是利用涡流原理工作的D电磁灶都是用家用交流电工作的，工频电磁灶就是直接用50 Hz的电流工作，而不是用高频交变电流工作的，故A错；高频电磁灶由加热线圈、灶面板、控制保护电路组成通过电子开关，可以使加热线圈中产生高频率振荡电流，从而再使锅体内产生涡电流，用以加热食物，而不是直接用加

5、热线圈去加热锅体内食物，故B错；电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流，而微波炉是利用电磁场产生电磁波，故C错；电磁灶都是利用电磁感应产生的涡流的热效应工作的，故D正确合 作 探 究·攻 重 难涡流现象1.对涡流的正确理解1成因：块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时，穿过金属块的磁通量发生变化，在金属块自身构成的闭合回路中产生感应电流2特点：金属块本身自行构成闭合回路，假如整块金属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量2涡流的利用和防止1涡流的利用：利用高频真空冶炼炉冶炼高纯度的金属；用探测器探测地雷、探测地下电缆；利用涡流可以治疗疾病；利用涡流探伤技术可以检测导电物体的外表和

6、近外表缺陷、涂镀层厚度，还有磁悬浮列车是利用涡电流减速的2涡流的防止：减小涡流的主要途径是增大在变化的磁场中使用金属导体的电阻：一是选用电阻率大的材料，如常用的铁心材料是电阻率较大的硅钢；二是把导体制作成薄片，薄片与薄片之间用绝缘材料相隔，这样增大电阻来减小因涡流损失的能量光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1­6­2所示，抛物线的方程为yx2，其下半部处在一个程度方向的匀强磁场中，磁场的上边界是ya的直线如图中的虚线所示，一个小金属块从抛物线上ybba处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长求金属块在曲面上滑动的过程中产生的总热量为多少？图1­6­2

7、【解析】金属块在进入磁场或分开磁场的过程中，穿过金属块的磁通量发生变化，产生涡流，进而产生热最后，金属块在高为a的曲面上做往复运动减少的机械能为mgbamv2，这些机械能全部转化为内能，故产生的总热量为mgbamv2.【答案】mgbamv2涡流现象中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假如金属块放在了变化的磁场中，那么磁场能转化为电能最终转化为内能；假如是金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，那么由于抑制安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能针对训练1多项选择如图1­6­3所示 ，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另

8、一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，那么A假设是匀强磁场，环上升的高度小于hB假设是匀强磁场，环上升的高度等于hC假设是非匀强磁场，环上升的高度等于hD假设是非匀强磁场，环上升的高度小于hBD假设磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错误，B正确；假设磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故D正确涡流的应用1.电磁灶采用了电磁感应、 涡流加热原理，它利用交变电流通过线圈产生交变磁场，在铁质锅的底部会产生无数强大的小涡流，使锅本身自行迅速发热，然后再加热锅内的食物2涡流有以下几方面的应用1利用涡流的热效应：应用涡流

9、在回路中产生的热量冶炼金属，如高频感应炉、电磁灶2利用涡流的磁效应：电磁阻尼和电磁驱动3利用涡流现象的小型装置：在车站、机场进展安检的探测器，用来探测旅客是否带有金属制品，像刀、枪之类的危险物品等电磁炉热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，电磁“火力强劲，平安可靠如图1­6­4所示是描绘电磁炉工作原理的示意图，以下说法正确的选项是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，那么电磁炉不能起到加

10、热作用B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错误应选B.电磁灶的分类及优点1电磁灶的分类：常用的电磁灶有工频电磁灶和高频电磁灶工频电磁灶的主体部件是由励磁线圈和励磁铁心组成的工频励磁器高频电磁灶的主体部件是由加热线圈、控制保护电路和灶面板组成2电磁灶的优点：与一般灶具相比，电磁灶具有热效率高、环保性好、节能等优点针对训练2如图1­6­5所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖

11、直放置小磁块先后在两管中从一样高度处由静止释放，并落至底部，那么小磁块 【导学号：53932039】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C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，应选项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，应选项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中下落时要抑制磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的

12、小，选项D错误当 堂 达 标·固 双 基1如图1­6­6所示，教室正南面的钢窗原来是关着的，如今将其中一扇钢窗迅速朝外推开，从室内观察那么钢窗中图1­6­6A不会产生感应电流B会产生感应电流，电流方向为顺时针方向C会产生感应电流，电流方向为逆时针方向D会产生感应电流，但是电流方向无法断定C地理南极为地磁场的N极，磁感线分布如下图，翻开窗子的过程中，通过窗子的磁通量减小，由楞次定律可知产生的感应电流方向为逆时针方向2电磁灶的加热原理是涡流现象，以下哪种锅体适用于电磁灶加热 【导学号：53932040】A不锈钢锅体B玻璃锅体C塑料锅体 D陶瓷锅体A因为加热原理是涡流，首先考虑锅体应该是导体，只有导体才能产生较强的涡流，这里不考虑食物本身产生涡流，因为食物的导电性能太差了3.在程度放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图1­6­7所示，现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙