涡流与电磁灶
1.6涡流现象与电磁灶 学案(2020年沪科版高中物理选修3-2)
1.6涡流现象与电磁灶学案（2020年沪科版高中物理选修3-2）1.6涡流现象与电磁灶涡流现象与电磁灶学科素养与目标要求物理观念1.了解涡流的产生原因.防止和利用.2.了解电磁灶的工作原理.3.知道电磁驱动和电磁阻尼.一.涡流演示涡流生热实验在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口小铁锅如图1，锅内放少许水，给线圈通入交变电流一段时间.再用玻璃杯代替小铁锅，通电时间相同.图1分析上面实验结合教材内容回答下列问题1铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同2试着解释这种现象.答案1通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温不变化忽略热传导.2线圈接入周期性变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，变化的磁场激发出感生电场，小铁锅导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡旋状的感应电流，由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，就会产生电热，则锅中的水会热起来.而玻璃当中虽然也会产生感生电场，但没有自由移动的电荷，故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化.要点总结1.涡流整块导体中的磁通量发生变化时，导体中产生的涡旋状的感应电流叫做涡电流，简称涡流.2.磁场变化越快Bt越大，导体的横截面积S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大.3.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.4.产生涡流时的能量转化1金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.2金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，由于克服安培力做功，金属块的机械能转化为电能，最终转化为内能.5.涡流的应用与防止1应用电磁灶.安全检查报警器等.2防止为了减小变压器和镇流器铁心上的涡流，常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压成铁心代替整块硅钢铁心.例1多选“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药.食品.化工等生产行业的产品封口环节中，如图2所示为一手持式封口机，它的工作原理是当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在待封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是图2A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃.塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器答案CD解析由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电源，A.B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃.塑料等材质，D正确.二.无火之灶电磁灶如图3所示是某电磁灶的工作原理图，下面是某一品牌电磁灶的说明书上的部分内容“电磁灶是采用磁场感应涡流加热原理，它利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行快速发热，然后再加热锅内食物.电磁灶工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康绝对无危害.”回答下列问题1涡流产生在哪里2产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触3电磁灶的表面陶瓷在电磁灶工作时会不会发热图3答案1涡流产生在铁质锅底部.2产生涡流的部分和引起涡流的部分不接触.3从理论上讲，由于电磁灶表面是陶瓷做成，所以在电磁灶工作时不会发热.要点总结电磁灶的原理电磁灶的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变电流时，在面板与铁锅底之间产生强大的交变磁场；磁感线穿过锅体，使锅底感应出大量的强涡流，当涡流受到材料电阻的阻碍时，就放出大量的热，将饭菜煮熟.例2多选电磁灶采用感应电流涡流的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在灶面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快.效率高.体积小，安全性好等优点.下列关于电磁灶的说法中正确的是A.电磁灶面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B.电磁灶可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热C.可以通过改变电子线路的频率来改变电磁灶的功率D.电磁灶面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品答案AC解析电磁灶的上表面如果用金属材料制成，使用电磁灶时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，所以电磁炉上表面要用绝缘材料制作，发热部分为铁锅底部，故A正确，B.D错误；锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故C正确.三.电磁阻尼和电磁驱动1.电磁阻尼弹簧上端固定，下端悬挂一根磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它如图4所示，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.图4答案当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电流的磁场会阻碍磁铁靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还受线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快停下来.2.电磁驱动一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间，如图5所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕OO轴转动.当蹄形磁铁顺时针转动时线圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈也逆时针转动.根据以上现象，回答下列问题图51蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化2线圈转动起来的动力是什么力线圈的转动速度与磁铁的转动速度相同吗答案1变化.2线圈内产生感应电流，受到安培力的作用，安培力作为动力使线圈转动起来.线圈的转速小于磁铁的转速.要点总结电磁阻尼与电磁驱动的区别与联系1.电磁阻尼中安培力的方向与导体运动方向相反，阻碍导体运动；电磁驱动中导体受到的安培力的方向与导体运动方向相同，推动导体运动.安培力的作用效果均是阻碍导体间的相对运动.2.电磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能转化为电能，最终转化为内能；电磁驱动中由于电磁感应，磁场能转化为电能，通过安培力做功，电能转化为导体的机械能而对外做功.例3扫描隧道显微镜STM可用来探测样品表面原子尺度上的形貌.为了有效隔离外界振动对STM的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图6所示.无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒定磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及其左右振动的衰减最有效的方案是图6答案A解析感应电流产生的条件是闭合回路中的磁通量发生变化.在A图中，系统振动时，紫铜薄板随之上下及左右振动，都会使穿过紫铜薄板的磁通量发生变化，产生感应电流，受到安培力，阻碍系统的振动，故A正确；在B.D图中，只有紫铜薄板左右振动才产生感应电流，而上下振动无感应电流产生，故B.D错误；在C图中，无论紫铜薄板上下振动还是左右振动，都不会产生感应电流，故C错误.例4如图7所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO转动.从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则图7A.线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B.线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C.线圈将逆时针转动，转速比磁铁大D.线圈静止不动答案B解析由楞次定律可知，线圈将与磁铁同向转动，但转速一定小于磁铁的转速.如两者的转速相同，磁感线与线圈处于相对静止状态，线圈不切割磁感线，无感应电流产生，B正确，A.C.D项错误.学科素养通过例3和例4，建立了电磁阻尼和电磁驱动的思维模型，加深了对电磁阻尼和电磁驱动的理解，较好地体现了“科学思维”的学科素养.1.对涡流的理解多选对变压器和电动机中的涡流的认识，以下说法正确的是A.涡流会使铁心温度升高，减少线圈绝缘材料的寿命B.涡流发热，要损耗额外的能量C.为了不产生涡流，变压器和电动机的铁心用相互绝缘的硅钢片叠成的铁心来代替整块硅钢铁心D.涡流产生于线圈中，对原电流起阻碍作用答案AB解析变压器和电动机中产生的涡流会使温度升高消耗能量，同时会减少线圈绝缘材料的寿命，选项A.B正确；变压器和电动机的铁心用相互绝缘的硅钢片叠成的铁心来代替整块硅钢铁心是为了增加电阻，减小涡流，减少产生的热量，选项C错误；涡流产生于铁心中，对原电流无阻碍作用，选项D错误.2.对电磁灶工作原理的理解电磁炉热效率高达90，炉面无明火，无烟，无废气，“火力”强劲，安全可靠.图8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8A.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.在锅和电磁炉中间放一纸板，则电磁炉不能起到加热作用D.电磁炉的锅不能用陶瓷锅或耐热玻璃锅，主要原因是这些材料的导热性能较差答案B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.根据电磁炉的工作原理可知，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，故B正确；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C错误.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D错误.3.对电磁阻尼的理解多选如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法正确的是图9A.2是磁铁，在1中产生涡流B.1是磁铁，在2中产生涡流C.该装置的作用是使指针能够转动D.该装置的作用是使指针能很快地稳定答案AD解析当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动；总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用，所以它能使指针很快地稳定下来，选项A.D正确.4.对电磁驱动的理解多选1824年，法国科学家阿拉果完成了著名的“圆盘实验”.实验中将一铜圆盘水平放置，在其中心正上方用柔软细线悬挂一枚可以自由旋转的磁针，如图10所示.实验中发现，当圆盘在磁针的磁场中绕过圆盘中心的竖直轴旋转时，磁针也随着一起转动起来，但略有滞后.下列说法正确的是图10A.圆盘上产生了感应电动势B.圆盘内的涡流产生的磁场导致磁针转动C.在圆盘转动的过程中，磁针的磁场穿过整个圆盘的磁通量发生了变化D.圆盘中的自由电子随圆盘一起运动形成电流，此电流产生的磁场导致磁针转动答案AB。
涡流现象与电磁灶教案
涡流现象与电磁灶教案一、教学目标1. 让学生了解涡流的定义和产生条件。
2. 让学生掌握涡流的热效应及其应用。
3. 让学生了解电磁灶的工作原理。
4. 培养学生的实验操作能力和问题解决能力。
二、教学内容1. 涡流的定义和产生条件2. 涡流的热效应及其应用3. 电磁灶的工作原理4. 涡流在实际应用中的例子三、教学重点与难点1. 教学重点：涡流的定义、产生条件、热效应及其应用，电磁灶的工作原理。
2. 教学难点：涡流的产生条件和电磁灶的工作原理。
四、教学方法1. 采用问题驱动的教学方法，引导学生思考涡流的产生和应用。
2. 通过实验演示，让学生直观地了解涡流现象。
3. 利用多媒体课件，形象地展示电磁灶的工作原理。
五、教学准备1. 实验器材：电磁炉、铜线圈、铁芯、热电偶、温度计等。
2. 教学课件：涡流现象与电磁灶的工作原理。
教案内容请参考下述格式：【引入】通过生活中的实例，让学生感受到涡流现象的存在，激发学生的学习兴趣。
例如，讲解电吹风工作时，涡流的热效应使其产生热量，从而吹干头发。
【讲解】1. 涡流的定义和产生条件涡流是指在导体内部产生的闭合电流，其方向与外部磁场变化方向相反。
涡流的产生条件有：（1）导体内部有变化的磁场。
（2）导体与磁场相对运动。
（3）导体具有导电性。
2. 涡流的热效应及其应用涡流的热效应是指涡流在导体内部产生热量。
这种现象在实际应用中广泛存在，如电吹风、电烙铁、电热毯等。
涡流的热效应可以为我们提供热量，也可以用于散热。
3. 电磁灶的工作原理电磁灶是利用涡流的热效应制成的烹饪器具。
其工作原理如下：（1）当电流通过线圈时，产生变化的磁场。
（2）变化的磁场在铁芯内部产生涡流。
（3）涡流在导体内部产生热量，加热食物。
【实验】1. 涡流实验让学生观察铜线圈在通电线圈附近产生涡流的现象，并用热电偶或温度计测量涡流产生的热量。
2. 电磁灶实验让学生使用电磁灶加热食物，观察电磁灶的工作原理。
【巩固】通过课后习题，让学生进一步巩固涡流现象与电磁灶的工作原理。
涡流现象与电磁灶
涡流现象是电磁感应原理的一种表现， 当磁场发生改变时，导体中会产生感应 电流，形成涡流。在电磁灶中，利用涡 流现象产生热量，从而实现烹饪功能。
电磁灶的加热原理是利用高频电磁场在 涡流的大小和分布与电磁灶的功率、锅
金属锅具中产生涡流，使锅体自身发热， 具的材质、形状以及磁场强度等因素有
从而实现对食物的加热。因此，涡流现 关。通过合理设计电磁灶的电路和磁场
高效节能
涡流能够集中电磁能量， 提高能量利用率，从而实 现高效节能的效果。
均匀加热
涡流在锅底形成均匀的磁 场，使锅具受热均匀，确 保食物烹饪均匀。
电磁灶中涡流的产生与控制
产生原理
电磁灶通过高频电磁场在金属锅 具中产生涡流，从而产生热量。
控制方式
通过调节电磁灶的功率和温度， 可以控制涡流的强度和加热温度，
象是电磁灶的核心原理之一。
分布，可以实现对涡流的精确控制，从
而提高加热效率和均匀性。
对未来研究的建议与展望
进一步研究不同材质、形状和大小的 锅具对电磁灶中涡流产生和分布的影 响，以提高电磁灶的加热效率和均匀 性。
加强电磁灶的安全性研究，如电磁辐 射、泄漏电流等，确保电磁灶在使用 过程中的安全可靠。
提高电磁灶的效率与安全性
优化电磁灶的加热效率
通过改进电磁灶的线圈结构和控制算 法，提高加热效率，减少能源浪费。
增强电磁灶的安全性
采用温度控制、过载保护和电磁屏蔽 等安全措施，确保使用过程中的安全 可靠。
开发新型的电磁灶材料与技术
探索新型的电磁材料
研究具有高磁导率、低损耗的新型电磁材料，提高电磁灶的 工作效能。
探索新型的电磁灶技术，如多频段加 热、远红外加热等，以实现更高效、 更健康的烹饪方式。
高中物理 1.6 涡流现象与电磁灶课后知能检测
实蹲市安分阳光实验学校【课堂坐标】高中物理 1.6 涡流现象与电磁灶课后知能检测沪科3-21．关于电磁灶，以下说法中正确的是( )A．电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁灶是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁灶是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁灶是利用电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的【解析】由电磁灶的工作原理可知，选项A、D错误，B正确，选项C其实是微波炉的加热原理．【答案】B2．(2012·琼海高二检测)下列关于涡流的说法正确的是( )A．涡流跟平时常见的感电流一样，都是由于穿过导体的磁通量的变化而产生的B．涡流不是感电流，而是有别于感电流的特殊电流C．涡流有热效，但没有磁效D．在硅不能产生涡流【解析】涡流是感电流的一种，是由磁通量的变化而产生的，既具有热效也具有磁效，故A正确，B、C错；只要在硅有变化的磁场，就能产生涡流，所以D错．【答案】A3．(2012·中学高二检测)机场的安检门可以利用涡流探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通以交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是( )A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感电流B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感电动势并在金属物品中产生感电流C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感电流D．金属物品中感电流产生的交变磁场会在线圈中产生感电流【解析】一般金属物品不一能被磁化，且地磁场很弱，即使金属被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误；安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确；该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感电流，而线圈中交变电流的变化可以被检测，故D正确．【答案】CD4.图1－6－7如图1－6－7所示，在一个绕有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．给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高，则通入的电流与水温升高的是( )A．恒直流、小铁锅B．恒直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯【解析】通入恒直流时，所产生的磁场不变，不会产生感电流，通入变化的电流，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，所以玻璃杯中的水不会升温．【答案】C5.图1－6－8(2012·检测)如图1－6－8所示，蹄形磁铁和矩形线圈均可绕竖直轴OO′转动．从上向下看，当磁铁逆时针转动时，则( )A．线圈将逆时针转动，转速与磁铁相同B．线圈将逆时针转动，转速比磁铁小C．线圈转动时将产生交变电流D．线圈转动时感电流的方向始终是abcda【解析】本题考查电磁驱动和楞次律．当磁铁逆时针转动时，相当于磁铁不动而线圈顺时针旋转切割磁感线，线圈中产生交变电流，故C对，D错；由楞次律的推广含义可知，线圈将与磁铁同向转动，但转动的角速度一小于磁铁转动的角速度．如果两者的角速度相同，磁感线与线圈处于相对静止，线圈不切割磁感线，无感电流产生．【答案】BC6．(2012·检测)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，下列说法正确的是( )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，都是利用涡流原作的【解析】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．而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物，故B错．电磁灶是利用电磁感现象产生涡流，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产生的涡电流的热效工作的，故D正确．【答案】D7．(2012·一中高二检测)图1－6－9如图1－6－9所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( ) A．做幅振动B．做阻尼振动C．振幅不断增大D．无法判【解析】小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动做阻尼振动，故B正确．【答案】B8．(2012·检测)图1－6－10在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固一个条形磁铁，如图1－6－10所示．现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在没碰上磁铁前的运动情况是( )A．都做匀速运动 B．甲、乙做加速运动C．甲、乙做减速运动 D．乙、丙做匀速运动【解析】同为金属的铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部会产生感电流I，这个电流在金属块内部形成涡流．即有感电流形成，则铜块、铝块的一动能要转化为电能并进一步转化为内能，所以铜块、铝块做减速运动．有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，故仍以原速度运动．【答案】C9．(2013·一中)图1－6－11如图1－6－11所示，闭合导线环和条形磁铁都可以绕水平的中心轴OO′自由转动，开始时磁铁和圆环都静止在竖直平面内．若条形磁铁突然绕OO′轴，N极向纸里、S极向纸外转动，在此过程中，圆环将( )A．产生逆时针方向的感电流，圆环上端向里、下端向外随磁铁转动B．产生顺时针方向的感电流，圆环上端向外、下端向里转动C．产生逆时针方向的感电流，圆环并不转动D．产生顺时针方向的感电流，圆环并不转动【解析】磁铁转动时，环中穿过环向里的磁通量增加，根据楞次律，环中产生逆时针方向的感电流．磁铁转动时，为阻碍磁通量的变化，导线环与磁铁同向转动，所以选项A正确．【答案】A10.图1－6－12(2012·高二检测)如图1－6－12所示，光滑金属球从高h的曲面滚下，又沿曲面的另一侧上升，设金属球初速度为零，曲面光滑，整个装置处于水平方向的磁场中，则( )A．若是匀强磁场，球滚上的高度小于hB．若是匀强磁场，球滚上的高度于hC．若是非匀强磁场，球滚上的高度于hD．若是非匀强磁场，球滚上的高度小于h【解析】若是匀强磁场，穿过金属球的磁通量不变，金属球中无涡流产生，机械能守恒，故B正确；若是非匀强磁场，金属球运动过程中穿过的磁通量发生改变，有涡流产生，一机械能转化为电能，故D正确．【答案】BD图1－6－1311．有一个铜盘，轻轻拨动它，能长时间地绕轴自由转动．如果在转动时把蹄形磁铁的两极放在铜盘边缘，但并不与铜盘接触，如图1－6－13所示，铜盘就能在较短的时间内停止．分析产生这种现象的原因．【答案】磁铁放入后，铜盘内从中心到边缘辐向分布的导体会切割磁感线，导体内自成回路，产生涡流，涡流消耗机械能，所以很快就会停止转动．12.图1－6－14图1－6－14所示是被称为阻尼摆的示意图，在轻质杆上固一金属薄片，轻质杆可绕上端过O点且垂直于纸面的轴在竖直面内转动，一水平有界磁场垂直于金属薄片所在的平面．使摆从图中实线位置释放，摆很快就会停止摆动；若将摆改成梳齿状(表面开有许多槽)，还是从同一位置释放，摆会摆动较长的时间．试性分析其原因．【答案】第一种情况下，阻尼摆进入有界磁场后，在摆中会形成涡流，涡流受磁场的阻碍作用，金属摆会很快停下来；第二种情况下，将金属摆改成梳齿状，阻断了涡流形成的回路，从而减弱了涡流，金属摆受到的阻碍会比先前小得多，所以会摆动较长的时间．。
3.2涡流现象与电磁灶
3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形 磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向 运动，如果发现小球做减速运动，则小球的 材料可能是（ CD ）
A．铁 B．木 C．铜 D．铝
交流感应电动机就是利用电磁驱动的 原理工作的。
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
电磁阻尼是导体相对于磁场运动; 电磁驱动是磁场相对于导体运动. • 两者都是电磁感应现象，都遵循楞次
定律；安培力的作用都是阻碍它们间 的相对运动。
电磁驱动中，线圈转动与磁铁同向，但 转速小于磁铁，即同向异步。
巩固练习
1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上， 铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量
2、产生条件： 穿过金属块的磁通量发生
变化，并且金属块本生构成闭 合回路。
3、特点：
金属电阻率一般很小，产生的涡流很大，从 而产生的热量就很多。
4.涡流的应用：
探测器
机场 安检门
涡流的利用 真空冶炼炉，高频焊接
1、如图所示的真空冶炼炉，利用涡流的热效应 来熔化金属。交流电的频率越高，金属熔炉中的 感应电动势就越大，金属材料的电阻率越小，产 生的涡流热效应就越强。
思考与讨论
为什么磁电式电表的线圈要用铝框做骨架呢？
电学测量仪器要求指针的摆动很快停下来，也是 利用了铝框中产生的涡流，从而通过磁场对这个涡流 的作用力阻碍它们的摆动，使指针能很快地指到示数 的位置上。
磁铁的旋转使线圈跟着转动：
三、电磁驱动
磁场相对于导体转 动，在导体中产生感应 电流，感应电流使导体 受到安培力，安培力使 导体跟着磁场转动，这 种现象称为电磁驱动。
涡流现象与电磁灶教案
涡流现象与电磁灶教案一、教学目标1. 让学生了解涡流现象的产生原理及其在实际生活中的应用。
2. 使学生掌握电磁灶的工作原理，并能够分析其优缺点。
3. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生的科学思维能力。
二、教学内容1. 涡流现象的产生原理及其危害与利用。
2. 电磁灶的工作原理及特点。
3. 电磁灶在生活中的应用实例。
三、教学重点与难点1. 涡流现象的产生原理及危害与利用。
2. 电磁灶的工作原理及特点。
四、教学方法1. 采用讲授法讲解涡流现象的产生原理及其危害与利用。
2. 采用实验演示法让学生直观地观察电磁灶的工作原理及特点。
3. 采用案例分析法分析电磁灶在生活中的应用实例。
五、教学准备1. 涡流现象演示实验器材。
2. 电磁灶实物或模型。
3. 相关资料及图片。
教学过程：一、导入新课1. 通过展示电磁炉的图片，引导学生思考电磁炉的工作原理。
2. 提问：“你们知道电磁炉是如何加热的吗？”二、讲解涡流现象的产生原理及其危害与利用1. 讲解涡流现象的产生原理：闭合电路中的部分导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生电流，这种现象叫涡流现象。
2. 讲解涡流现象的危害：涡流现象会导致能量的损失，使导体发热。
3. 讲解涡流现象的利用：涡流现象可以用来制作电炉、电磁炉等加热设备。
三、演示电磁灶的工作原理1. 展示电磁灶实物或模型，讲解其工作原理。
2. 进行实验演示，让学生直观地观察电磁灶的工作过程。
四、分析电磁灶的优缺点1. 优点：加热速度快，热效率高，环保节能。
2. 缺点：价格较高，对人体有一定的辐射。
五、案例分析1. 展示电磁灶在生活中的应用实例，如家庭烹饪、商业烹饪等。
2. 分析电磁灶在这些领域的优势和局限性。
六、课堂小结3. 强调电磁灶在生活中的应用及其对人类生活的影响。
七、课后作业1. 复习涡流现象的产生原理及其危害与利用。
2. 思考电磁灶的优缺点及其在生活中的应用。
3. 调查电磁灶的市场价格及其发展趋势。
《涡流现象与电磁灶》 课件1
4．防止将电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上．线圈中流 过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯 发热，浪费 了能量，还可能损坏电器．因此，我们要想办法减小涡 流．途径之一是 增大铁芯材料的电阻率 ，常用的铁芯 材料是硅钢，它的电阻率比较大．另一个途径就是用
[要点提炼] 电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的 线圈 .当通上交替变 化极快的交变电流时，在台板与铁锅底之间产生强大的交 变 磁场 ；磁感线穿过锅体，使锅底感应出大量的强 涡流 ， 当涡流受到材料电阻的阻碍时， 就放出大量的热， 将饭菜煮熟．
三、电磁驱动和电磁阻尼 [问题设计] 1．一个闭合线圈放在蹄形磁铁的两磁极之间， 如图 3 所示，蹄形磁铁和闭合线圈都可以绕 OO′轴转动．当蹄形磁铁顺时针转动时线 圈也顺时针转动，当磁铁逆时针转动时线圈 也逆时针转动． 根据以上现象，回答下列问题： (1)蹄形磁铁转动时，穿过线圈的磁通量是否变化？
涡流现象与电磁灶
1.能说出涡流的产生原因及涡流的防止和利用. 2.了解电磁灶的原理. 3.了解动样的方向，即感应电流的 磁场总要 阻碍引起感应电流的磁通量的变化 . 2．左手定则：伸开左手，让拇指与其余四指垂直，并且 都与手掌在同一个平面内，让磁感线 垂直穿入手心 ， 并使 伸开的四指 指向电流的方向，则 大拇指 所指的 方向就是通电导线在磁场中所受的安培力的方向．
[要点提炼] 1．电磁驱动：如果 磁场相对于导体 运动，在导体中会产 生 感应电流 ， 感应电流使导体受到安培力的作用，
安培力 使导体运动起来， ________ 这种作用常称为电磁驱动．
2．电磁阻尼：当 导体在磁场中 运动时，感应电流会使 导体受到 安培力 ， 安培力的方向总是 阻碍 导体与磁 场的相对运动，这种现象称为电磁阻尼．
普通班学案8 涡流现象与电磁灶
温馨提示：通过下面的例题，检测自己对本节课的知识理解是否到位，是否达成本节课的学习目标，先独立思考，规范解答，课上小组交流讨论，确定答案和该题考察的知识点。讨论完成后，小组代表展示并简要说明解题依据，点出注意事项或易错点，其他同学纠错补充。
【精练1】电磁炉（或电磁灶）是采用电磁感应原理产生涡流加热的，它利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场通过含铁质锅的底部时，即会产生无数之小涡流，使锅体本身自行高速升温，然后再加热锅内食物。电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害。关于电磁炉，以下说法中正确的是：（）
A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的
B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的
C．.电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的
D．.电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的
【精练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就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（）
A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快
B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快
C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻小
D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电阻大
5、从涡流的定义中总结出涡流产生的条件：（可以想一想涡流产生的原因）
6、讨论交流电磁灶的工作原理
（1）电磁灶又叫电磁炉，是利用电磁感应原理制成的新型灶具。参照课本35页图1-59、图1-60说出电磁灶的工作原理。
涡流扩散的生活实例
涡流扩散的生活实例你知道电流的涡流现象吗？现已用于生产生活，就在你我身边在一根导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电流，那么线圈就产生交变磁场。
由于线圈中的导体可看成是由许多闭合回路组成的，闭合回路的磁通量不断变化，于是在每个回路中都产生感应电动势并引起感应电流。
这样，在整个导体中，就形成一圈圈环绕导体轴线流动的感应电流，就好像水中的漩涡一样。
所以，这种在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象称为涡流现象。
导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。
⒈电磁灶（又叫电磁炉）电磁灶正是涡流现象在生活中的应用之一。
它采用了磁场感应涡流的加热原理。
它利用陶瓷玻璃板下方的线圈产生交变磁场，当含铁质锅被放置在板面时，锅底部处在交变磁场中而产生环状电流（即涡流），锅底部的小电阻、大电流使锅本身自行高速发热，达到加热锅内食物的目的。
电磁灶的加热温度在50~200℃范围内，功率在300~1200w的损耗，故热效率高达83%（普通电灶的热效率为52%），而其耗电量只有电灶的63%。
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弃，可算是一种清洁、安全和高效节能的炊具。
电磁灶热效率高、环保、节能，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。
现代化厨房⒉感应加热利用足够大的电力在导体中产生很大的涡流，导体中电流可以发热，使金属受热至熔化，人们根据这个道理，制造出了感应炉，用来冶炼金属。
在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，线圈中间放置一个耐火材料制成的坩埚，用来放置待熔化的金属，用高频塑料热压机过塑，以及把涡流热疗系统用于治疗等。
感应加热具有以下优点：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可减少占地、热辐射、噪声和灰尘。
高中物理教案涡流现象和电磁灶
课题 1.6涡流现象和电磁灶课时安排1课时本节课时 1 学期总课次主备人李萍审阅富平中学高二物理组授课人授课时间授课班级教学目标1．了解涡流是怎样产生的．2．了解涡流现象的利用和危害．3．通过对涡流实例的分析，了解涡流现象在生活和生产中的应用．4．了解电磁阻尼和电磁驱动．重难点涡流的概念与应用及电磁阻尼、电磁驱动实例分析。
教法设计以演示、讨论、分析、讲解为主，结合多媒体辅助法等教学方法教具准备硅钢片叠制的铁芯、金属探测器、演示用电流表等教学过程公共教学个性教学学习内容教师行为学生行为创设情境在现代家庭的厨房中，电磁炉是家庭主妇非常青睐的炊具，它具有热效率高、温控准确、安全性好、清洁卫生等特点．工作时，给电磁炉的炉盘下面的线圈通入交变电流，炉盘上面金属锅中的食物就能被加热．你知道这里面的原理吗？研读教材指导学生学会使用双色笔，确保每一位学生处于预习状态。
通读教材，作必要的标注，梳理出本节内容的大致知识体系。
完成学案巡视学生自主学习的进展，学生填写学案的情况。
尽可能多得独立完成学案内容，至少完成第一层级的内容。
结对交流指导、倾听部分学生的交流，初步得出学生预习的效果情况。
就学案中基础学习交流的内容与结对学习的同学交流。
主题1：涡流的产生教师点评：在变化的磁场中的一切导体内都会产生涡流,只是涡电流的大小有区别,而一些微弱的涡电流会被我们忽视。
(1)涡流的产生机理是什么？(2)为什么变压器、电动机的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的？(3)涡流是否遵循法拉第电磁感应定律？主题2：电磁阻尼、电磁驱动线圈进入磁场时，产生感应电流，受安培力，影响线圈的运动，这一系列分析(1)阅读教材，回答下列问题．①一个单匝线圈下落进入磁场，感应电流的方向和所受安培力方向如何？安培力对第1页第2页要比较熟练，教师可以在学生的分析过程中对学生的理解水平有一个初步。
磁电式仪表教师点评时可结合图片分析讲解。
使用铝框做线圈骨架的目的是利用感应电流来起电磁阻尼作用,使线圈偏转后尽快停下来。
利用涡流的例子
利用涡流的例子在我们的日常生活和工业生产中，涡流现象有着广泛的应用。
涡流，简单来说，就是由于电磁感应在导体内部形成的环形电流。
虽然它看不见摸不着，但却在很多方面发挥着重要作用。
先来说说电磁炉。
这是我们在厨房中常见的电器。
电磁炉的工作原理就巧妙地利用了涡流。
当电磁炉接通电源后，内部的线圈会产生交变磁场。
放在电磁炉上的锅具一般是由铁磁性材料制成的，在交变磁场的作用下，锅具内部就会产生涡流。
涡流会使锅具自身发热，从而实现对食物的加热烹饪。
与传统的炉灶相比，电磁炉具有加热速度快、效率高、易于控制温度等优点。
而且，由于没有明火，使用起来也更加安全和清洁。
在冶金工业中，涡流也大显身手。
比如高频感应炉，就是利用涡流来熔炼金属的。
将金属材料放入感应线圈中，当线圈中通以高频交变电流时，金属内部会产生强大的涡流。
这些涡流产生的焦耳热能够使金属迅速升温融化。
这种熔炼方式不仅加热速度快、效率高，而且能够精确控制熔炼温度和成分，从而保证金属材料的质量。
在电力领域，涡流有时候却是需要被避免的。
比如变压器中的铁芯，为了减少涡流带来的能量损耗，铁芯通常是由一片片相互绝缘的硅钢片叠合而成。
这样，就阻断了涡流的通路，大大降低了涡流的强度，减少了能量的损失。
否则，如果铁芯是一整块的金属，涡流就会很强，导致大量的电能转化为热能，不仅浪费能源，还可能会使变压器过热而损坏。
再说说涡流探伤技术。
这是一种无损检测方法，广泛应用于工业生产中的质量检测。
其原理是当给检测线圈中通以交变电流时，如果被检测的工件表面或近表面存在缺陷，就会引起涡流的变化。
通过检测涡流的变化，就可以判断工件是否存在缺陷以及缺陷的位置和大小。
这种检测方法具有速度快、准确性高、不需要破坏工件等优点，对于保障产品质量和生产安全具有重要意义。
还有涡流制动。
在一些高速列车和电梯中，涡流制动被用来实现快速而平稳的制动。
当需要制动时，在制动装置中产生一个磁场，与运动的导体相互作用，产生涡流。
从涡旋电流谈电磁炉锅具的选择-2019年精选文档
从涡旋电流谈电磁炉锅具的选择《涡流》一节出自人教版高中物理选修3-2第四章的第七节。
在学习《涡流》这节内容时，很多老师会举电磁炉的例子，电磁炉是涡流的典型应用，且对于学生理解涡流的原理及应用有重要价值。
从理论上来讲，当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体都会产生涡流，然而对于电磁炉来讲，并不是任何金属的锅具都能完成加热食物的目的，如铝锅便不能在电磁炉上正常使用。
本文将以铝和铁两种金属材料为例，通过定量计算的形式来对电磁炉锅具材料选用的原因进行探讨。
电磁炉的主要结构包括：功率板、主机板、线圈盘1架、风扇马达等。
其结构如图1所示：其工作原理是：通过电子线路板组成部分产生交变电场，由交变电场产生交变磁场，当金属锅具底部放置炉面时，锅具即切割交变磁力线而在锅具底部的金属部分产生交变的电流，即涡流。
涡流使铁原子高速无规则运动，原子相互碰撞、摩擦而产生热能使炊具本身自行高速发热，用来加热和烹饪食物，从而达到煮食的目的。
[1]如图2所示，在柱形铁芯上绕有线圈，当线圈中通上交变电流时，柱状铁芯片就处在交变的磁场中，通过铁芯的磁通量在不断变化，所以产生感应电流。
从铁芯的上端俯视，电流的流线呈闭合的旋涡状，因而这种感应电流叫做涡电流，简称涡流。
由于大块铁芯的电阻很小，因此涡流可以非常大。
强大的涡流在铁芯内流动时，电能转化为内能，从而释放出大量的焦耳热，使铁芯的温度升高。
涡流通过金属将电能转换成热能的现象叫做涡流的热效应。
电磁炉的加热原理图如图3所示。
从原理上来看，凡是金属锅具便都能在电磁炉上正常使用。
然而，事实并非如此。
电磁炉一般都有配备的锅具，大多数是铁锅或者是不锈钢等铁磁性材料，而其他非磁性材料或弱磁性材料制成的锅具（如铝锅），放到电磁炉上的时候，电磁炉是不能正常使用的。
其具体原因探讨如下。
影响涡流大小的原因有：磁场的变化方式、导体的几何形状、导体的磁导率、电导率等因素。
首先可以明确的是，同一个电磁炉的同一个档位下，电磁炉中交变电流产生的感应磁场都是基本相同的，与此同时，锅的形状也是大同小异，所以对涡流的大小产生的影响微乎其微。
2020版高中物理沪科选修3-2课件：1.6 涡流现象与电磁灶
A.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 C.利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D.给线圈通电的同时,给炉内金属也通了电
【解析】选C。高频感应炉的原理:给线圈通以高频交 变电流后,线圈产生高频变化的磁场,磁场穿过金属,在金 属内产生涡流,由于电流的热效应,可使金属熔化。故只 有C正确。
2.高频电磁灶: (1)结构:由_加__热__线__圈__、_灶__面__板__、_控__制__保__护__电__路__三部
分组成。 (2)工作原理:50 Hz的交流电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20～50 kHz的_高__频__振__荡__电__流__,从而产生
【解析】选A。装置的原理是利用电磁阻尼。当薄板进 出磁场时产生感应电流,薄板受安培力,安培力总是阻 碍导体相对磁场的运动,从而使薄板尽快停下来。选项 中,B项无法有效阻碍上下振动,C项无法有效阻碍上下 左右振动,D项无法有效阻碍上下振动。只有A项阻碍上 下左右振动最有效。
【核心归纳】
电磁阻尼
电磁驱动
1.0 0.4A
流过R0的最大电流I0=Im =0.25 A。
2
(2)由题得Q总=4Q0=2 J,Em=ImR总=0.5×2 V=1.0 V
此时杆的速度
vm=BELm
= 1.0 m/s=2.5
1.0 0.4
m/s
由动能定理得
mgssinθ-μmgscosθ-Q总=1
2
mv
2 m
-0
解得杆下滑的距离 s= mv2m 2Q总
A.铜盘中没有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直 转动下去 B.铜盘中有感应电动势、没有感应电流,铜盘将一直转 动下去 C.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将很快停 下 D.铜盘中既有感应电动势又有感应电流,铜盘将越转越 快
1.6涡流现象与电磁灶
四、总结反刍，知识梳理
自主归纳总结_____________________________________
1.涡流：当线圈中通有交变电流时，铁心中这些回路的磁通量就会发生变化，从而在铁心内产生感应电流．这种感应电流呈_______状，所以叫做涡电流，又_______．
2.涡流的危害
由于整块金属的电阻_______，所以涡电流常常_______．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．
2.利用涡流加热物体时，为什么使用高频交流电呢？
问题：1.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？
四、学生总结，组间讨论，师生修正
五、各自独立完成，教师提问，并点拨解答中存在的问题。
2.高频电磁灶
(1)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．高频电磁灶的结构示意图
(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20～50 kHz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，涡流导致锅体发热，加热食品．
2.涡流的特点：当电流在金属块内自成闭合回路(产生涡流)时，由于整块金属的电阻很小，涡流往往很强，根据公式P＝I2R知，热功率的大小与电流的平方成正比，故金属块的发热功率很大．
3.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，最终转化为内能．
涡流现象与电磁灶_课件1
电磁灶
电磁灶的台面下布满了金属导线 缠绕的线圈，采用磁场感应涡电 流加热原理，当通有交替变化极 快的交流电时，在台面与铁锅底 之间产生强大的交变的磁场，磁 感线穿过锅底，使锅底产生强涡 流，当磁场内的磁力线通过铁质 锅底时会产生无数的涡流使锅的 本身自行高速发热，就放出大量 的热量，然后再作用于锅内食物， 将饭菜煮熟。这种最新的加热方 式，能减少热量传递的中间环节， 可大大提升制热效率，比传统炉 具（电炉、气炉）节省能源一半 以上。
工频电磁炉
电磁炉采用磁场感应电流（又称为涡流）的加热原理，电磁炉是 通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质的锅具底部 放置炉面上时，锅具切割交变磁感线而在锅具底部金属部分产生 交变的电流（即涡流），涡流的电能在锅体的材料电阻上转化为 热能以加热食品。同时，涡流又在磁场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声。
涡流现象与电磁灶
想一想，做一做
观察发电机、电动机和变压器，可以看到它们的铁芯都 不是整块金属，而是由许多相同绝缘的薄硅钢片叠合而 成的.为什么这样做呢？
想一想，做一做
如图线圈接入220V交变电源，块状铁芯插入线圈中，让 一名学生感知铁芯的变化。
现象：几分钟后学生感到铁芯变热。 这是怎么回事呢？
解释：原来把块状的铁芯放在变化的磁场中或让它在磁场 中运动时，铁芯块可看做是由一圈圈闭合回路组成的，穿 过这些回路的磁通量发生变化，从而产生感应电流，这种 电流在金属块内自成闭合电路，很像水的漩涡，因此叫做 涡电流，简称涡流
自我控制是最强者的本能。 ——萧伯纳
一、涡流
1.当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附近的任 何导体中都会产生感应电流-----涡流.
2.金属块中的涡流也要产生热量.
电磁灶工作原理
电磁灶工作原理
电磁灶是利用电磁感应原理来加热食物的一种厨房电器。
其工作原理可以简单概括为以下几个步骤：
1. 电源供电：当电磁灶接通电源时，电流会通过控制电路，进而供给电磁线圈。
2. 电磁线圈发生磁场：电磁线圈周围的铜线经过电流通过后，会产生一个交变电磁场。
3. 磁场穿透锅底：磁场能够穿透不锈钢和铁等带磁性材料，因此能够穿透磁感应面（也称为感应盘）上的锅底。
4. 感应盘中的涡流：由于磁场的作用，锅底内部会产生涡流。
这是由涡电流的闭合回路引起的。
5. 涡流发热：涡流在锅底内部产生的阻尼作用会导致电能转化为热能，从而将锅底加热。
6. 食物加热：通过热传导，锅底将热量传递给锅内的食物，使其受热并加热。
值得注意的是，电磁灶只能与具有磁性的锅具配合使用，因为磁性材料才能有效吸收和传递磁场的磁能，从而实现加热效果。
此外，电磁灶工作时不会产生明火，因此相较于传统煤气灶，它更加节能、安全、环保。
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教 学 目 标
知识与技能 1．知道涡流是如何产生的。 2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如 何利用和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。 教学重点 1．涡流的概念及其应用。 2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 教学难点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。
我们学习了两种特殊的电磁感 应现象—互感和自感，现在我们继 续来学习另一种特殊的电磁感应现 象—涡流。涡流在实际生活中有许 多应用，比如：发电机、电动机和 变压器等。当然涡流也有利和弊两 个方面，我们如何去加以利用？如 何去防止呢？
在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。
二、涡流的热效应：
2、危害：发热浪费能量。
• 变压器、电机的铁芯都不是整块金属，而是 由许多相互绝缘的电 避免破坏绝缘层。
• 减少涡流的方法： 增大回路的电阻。
用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块 硅钢铁芯。
三、涡流的机械效应
磁电式电流表
视频
1、电磁阻尼：导体在磁场中运动时，
感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍 导体的相对运动的现象。 应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等.
视频
2、电磁驱动： 视频
当磁场相对于导体转动时， 在导体中会产生感应电流， 感应电流使导体受到安培力 的作用而运动起来的现象。 • 线圈转动与磁铁同向，但转 速小于磁铁，即同向异步。 • 应用：感应电动机、电能表、 汽车上用的电磁式速度表等。
二、涡流的热效应：
1.应用 (1)涡流的热效应 a.真空冶炼炉，高频焊接，电磁灶
线圈导线
焊 接 处
电源
待焊接元件
二、涡流的热效应：
1、应用
(2)电磁炉
炉盘下的线圈中通入 交流电，使炉盘上 金属中产生涡流， 生热。
的 从而
电磁炉的优点
• 电磁炉煮食的热效率要比所有炊具的效率
均高出近1倍
• 具有升温快、热效率高、无明火、无烟尘、
无有害气体、对周围环境不产生热辐射、
体积小巧、安全性好和外观美观等优点 • 在电磁炉较普及的一些国家里人们誉之为 “烹饪之神”和“绿色炉具”
高频电磁炉的加热原理
• 电流电压经过整流器转换为直流电
• 使直流电变为超过音频的高频交流电
• 将高频交流电加在感应加热线圈上，由此产生 高频交变磁场
• 其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅， • 涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的 转换
例与练2
铁块会被磁化， 与磁铁相互吸引
在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个 条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机玻璃 制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上 的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物块在 碰上磁铁前的运动情况是( BD ) A、都做匀速运动 B、甲做加速运动 C、乙做匀速运动 D、丙做匀速运动
例与练4
如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的 磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点 B．不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（B） A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动
【思考】在上一题中，铜环最终的运动状态是怎样的？
课堂小结：
1、电磁阻尼的概念及应用。 2、电磁驱动的概念及应用。 3、电磁阻尼、电磁驱动的本质 。
B
E
前面我们讲过，根据麦克斯韦电磁场理论， 当如右图所示的磁场变化时，导体中的自由电 子就会在此电场力的作用下定向移动从而产生 感应电流，这种感应电流是像旋涡一样的闭合 视频 的曲线，我们把它叫涡电流。
一、涡流
块状金属在变化的磁场中或在 磁场中运动时,金属块内产生 的感应电流.
• 涡流是在整块金属内产生的感应电流。 • 涡流是整块导体发生 的电磁感应现象，同 样遵守电磁感应定律。 由于整块金属的电阻 通常很小，故涡流常 常很大。
铝块不会被磁化， 形成涡流，与磁 铁相互排斥
例与练3
如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚下，又 沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不 计，曲面处在图示磁场中，则（BD） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
• 电磁阻尼是导体相对于磁场运动; 电磁驱动是磁场相对于导体运动. • 安培力的作用都是阻碍它们间的 相对运动。
四、涡流的其他应用：
金属探测器
探雷器、安检门等。
探雷器
金属探测器
例与练1
下列哪些措施是为了防止涡流的危害 （CD ） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨 架，把线圈绕在铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用 许多电阻率很大的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不 导电的氧化层