涡流现象(课堂PPT)

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2．利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流，导体中 的电流可以__发__热____，使金属受热甚至熔化，
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根据这个道理，制造出了__感__应__炉____，用来冶炼金属，如 右图所示．感应加热的优点有：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可减少占地、热辐射、噪声和灰尘．
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一、涡流现象 如下图所示，在一根导体外面绕上线圈，当线圈中 的电流发生__变___化___时，这个线圈内的导体中就会产生
_感___应__电__流____，这种__电__流____看起来很像水的漩涡，所以叫做 __涡__流____．导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，产生的 涡流就越___大_____．
A．金属块中的涡流较大，热功率也较大 B．硅钢片中涡流较大，热功率也较大 C．金属块中涡流较大，硅钢片中热功率较大 D．硅钢片中涡流较大，金属块中热功率较大
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【答案】A 【点拨】金属块中回路较大，因此，涡流较大，热功率也 较大．
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1．涡流定义 块状金属放在变化的磁场中，或让它在磁场中运动，金属 块内有感应电场产生，从而形成闭合回路，这时感生电场力可 以在整块金属内部引起闭合涡旋状的感应电流，所以叫做涡电 流．“涡电流”简称涡流．
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3．在生产和生活中，有时也要避免涡流效应．如电机、 变压器的铁芯在工作时会产生_涡__流_____，增加能耗，并导致变 压器__发__热____．要减少涡流，可采用的方法是把整块铁芯改成 用___薄__片___叠压的铁芯，增大回路__电__阻____，削弱涡流，减少 发热损失．
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1．如图所示，将绕在铁芯上的线圈接入 220V 交变电源， 几分钟后就可以感到铁芯变热，这说明发生了什么现象？
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【答案】铁芯在变化的磁场中，穿过它的磁通量将发生变 化，铁芯内将产生感应电流，这种电流在铁芯内自成闭合电路， 很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流．由
于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热， 这就是涡流的热效应．
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2．如图，把铜板做成的摆放到电磁铁的磁场中，当电磁 铁未通电时，摆要往复多次才能停止下来．如果电磁铁通电， 摆很快就能停止下来，请解释这种现象．
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2．涡流的热效应 当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的 磁场，因而产生感生电场，引起涡流．涡流在通过电阻时也要 放出焦耳热．
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(1)应用：利用它的热效应进行加热的方法称为感应加 热．而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越 高，导体里的涡流也越大．实际上，一般使用高频交流电激发 涡流．如：
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3．如图所示，当磁铁转动时，在磁铁中的闭合线圈也将 与磁铁同方向地转动起来，请解释这种现象．
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【答案】磁场相对于线圈运动时，会在线圈中产生感应电 流，感应电流使线圈受到安培力的作用，安培力驱使线圈运动 起来，这种现象称为电磁驱动．交流感应电动机就是应用电磁 驱动的原理工作的．
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4．同样大小的整块金属和叠合的硅钢片铁芯放在同一变 化的磁场中相比较，以下正确的是( )
①高频焊接：如下图所示，线圈中通以高频交流电时，待 焊接的金属工件中就产生感应电流(涡电流)．由于焊缝处的接 触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属 熔化，焊接在一起．我国生产的自行车架就是用这种方法焊接 的．
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②高频感应炉：高频感应炉利用涡流来熔化金属．上面有 冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线 圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡 流，从而产生大量的热使金属熔化．这种冶炼方法速度快，温 度容易控制，并能避免有害杂质混入被冶炼的金属中，因此适 于冶炼特种合金和特种钢．
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三、涡Leabharlann Baidu制动与涡流探测 1．如右图所示，当导体在磁场中运动时，感应电流会使
导体受到___安__培___力，
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___安__培___力的方向总是___阻__碍___导体的运动．这种制动方 式常应用于__电__表____的阻尼制动、高速机车制动的涡流闸等．
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2．涡流金属探测器有一个流过一定频率__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____，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈 中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知__金__属____ 物．涡流金属探测器可用于探测行李包中的__枪__支____、埋于地 表的__地__雷____、金属覆盖膜厚度等．
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二、电磁灶与感应加热
1．电磁灶是__涡__流____现象在生活中的应用，其基本结构 如下图所示．电磁炉的工作原理是采用磁场感应涡流_加__热_____ 原理，利用电流通过线圈产生交变磁场，当磁场内的磁感线通 过铁质锅底时会产生无数的___小__涡__流_____，使锅的本身自行迅 速发热，然后再作用于锅内食物．电磁灶让锅直接发热，没有 明火和炊烟，更没有因加热产生的废气，可算是一种__清__洁____、 ___安__全___和高效__节__能____的炊具，且集煎、炒、蒸、煮、炸、 炖、煲、火锅、铁板等多功能于一身，可满足家庭烹调的多种 需求，是“__现__代__厨__房__的__标__志____”之一．
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【答案】这是因为磁场在摆动的铜板中产生了涡流．涡流 受磁场作用力的方向与摆动方向相反，因而增大了摆的阻尼， 摆很快就能停止下来．电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流 磁效应制作的，在磁电式测量仪表中，常把使指针偏转的线圈 绕在闭合铝框上，当测量电流流过线圈时，铝框随线圈指针一 起在磁场中转动，这时铝框内产生的涡流将受到磁场作用力， 抑止指针的摆动，使指针较快地稳定在指示位置上．此外，电 气机车的电磁制动器也是根据这一效应制作的．