涡流现象及其应用（课件）高二物理（粤教版2019选择性）

涡流现象及其应用新粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册

第二章这两种灶给锅加热的原理是什么？新课导入思考与讨论：在电磁炉的炉盘下有一个线圈。电磁炉工作时，它的盘面并不发热，在炉盘上面放置铁锅，铁锅会发热。你知道这是为什么吗？2、涡流的特点：

（1）是整块导体发生的电磁感应现象，遵循法拉第电磁感应定律。

（2）磁场变化越快，导体的横截面积越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大。涡流现象

1、涡流:一块导体外面绕上线圈，给线圈通入变化的电流，线圈中就会产生变化的磁场。线圈中的导体可看成是由许多闭合回路组成的，回路中的磁通量不断变化，每个回路中都会产生感应电流。在整个导体中，一圈圈的感应电流环绕导体轴线流动，如果用图表示这样的感应电流，看起来就像水中的旋涡，所以我们称之为涡电流，简称涡流.涡流现象的产(1)涡流的热效应：真空冶炼炉

冶炼金属的高频感应电炉就是利用高频交流电，通过线圈使装入冶炼炉内的金属中产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化。涡流冶炼的优点：加热快、能耗少、易控温、无杂质涡流的热效应高频感应炉示意图（2）电磁炉利用涡流加热。

电磁炉的陶瓷玻璃面板下布满了金属导线缠绕的线圈，当通上交替变化极快的交流电时，在面板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，进行烹饪。涡流的热效应演示实验：取一只微安表，用手晃动表壳，观察表针相对表盘摆动的情况。用导线把微安表的两个接线柱连在一起，再次晃动表壳，表针相对表盘的摆动情况与刚才有什么不同？

1、电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫作电磁阻尼。涡流的机械效应

涡流除了热效应外，磁场中的涡流会受到安培力的作用，表现出相应的机械效应

如图所示，一个铝笼置于蹄形磁铁的两个磁极间，铝笼可以绕支点自由转动。转动磁铁，观察铝笼的运动，思考并讨论下列问题。（1）该实验方案采用了什么方式探究磁场中涡流的机械效应？当磁场相对于导体运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，安培力使导体运动起来的现象叫作电磁驱动。当导体在磁场中运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫作电磁阻尼。涡流的机械效应涡流的机械效应

磁性式转速表就是利用电磁驱动作用制成的。如图所示，转速表的磁铁转轴与其他机器设备(如车轮）相连.磁铁随着转轴转动时，在金属感应片中产生涡流，由于电磁驱动的作用带动指针发生偏转，直到与弹簧游丝扭转产生的反向作用效果平衡，由此显示出转速的大小.将转速表盘改为车速刻度，就成了汽车上的车速表。

情境：如图所示，磁电式电表中，轻铝框上绕着线圈。【思考问题】（1）假定仪表工作时指针向右转动，铝框中感应电流沿什么方向？（2）铝框由于转动产生感应电流，铝框会受安培力，安培力是沿什么方向的？（3）安培力对铝框的转动产生什么影响？框的左边受到向下的安培力，框的右边受到向上的安培力安培力阻碍框的转动涡流的机械效应vFvF导体在磁场中运动磁铁相对导体运动阻尼驱动情景对导体的作用表现原因能量观导体在磁场中运动磁铁相对导体运动阻尼驱动阻碍相对运动阻碍磁通量变化

电磁阻尼和电磁驱动导体的机械能转化为电能磁体的机械能转化为导体的机械能电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系相同点：两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电

流的导体与磁场间的相对运动涡流的机械效应

情境：金属探测器是利用涡流工作的，手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。涡流的磁效应安检门涡流的磁效应课堂小结感应电流的电能内能变化磁场的磁场能涡流现象电磁感应涡流的热效应涡流的机械效应机械能涡流的磁效应磁场能

1.如图所示，这是机场、车站等场所的安检人员用手持金属探测器检查乘客的情形，其基本原理是当探测线圈靠近金属物体时，会在金属物体中感应出电流。下列科技实例的工作原理，与金属探测器的工作原理不同的是()A.真空冶炼炉B.交流感应电动机C.回旋加速器D.电子感应加速器C练习2.如图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会产生感应电流，感应电流通过焊缝处时产生大量热量，从而将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热却很少。据此判断以下三名同学的说法是否正确。为什么？练习答：同学甲的说法正确．因为①高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，进而在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的就越快，所以同学甲说法正确。②焊缝处产生的热量多少与交流电流的电压大小无关，所以同学乙说法错误。③焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的就很快，所以同学丙说法错误。同学甲：电流变化的频率越高，焊缝处的温度升得越快。同学丙：工件上只有焊缝处温度升得很高，是因为焊缝处的电阻小。同学乙：要使焊缝处产生的热量较大，可增大交变电流的电压。练习3.涡流探伤是工业上常用的技术之一，该技术通过励磁线圈靠近导体，使导电构件中产生涡电流，再借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息．参考如图所示的示意图，解释涡流探伤技术是如何发现导体中的缺陷的。答：用电流线圈使物体内产生涡电流，借助探测线圈测定电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息。练习4.涡流产生的热会使变压器的铁芯温度升高，降低工