电磁炉演示涡流
巧用电磁炉演示涡电流
在某 些物 理知识 的教 学 中 ， 教材 没有设 计 实验 ， 导
度加 大 ， 部分 学 生难 以理 解 这一 抽 象 的概念 。现
今， 电磁 炉 已走 进千 家 万 户 。若 以电磁 炉 为 例设
计成 演示 涡 电流 的实验 ， 涡 电流原 形毕露 ， 使 让学
生切 身探 究 、 验 涡电流 现象 ， 体 既能激 发学 生 的学
图 ５
气 机 、 小 压强计 等 ， 图 ５ 进 行 实验 ， 别 是进 微 如 ） 特 行 演示 实 验 ， 但操 作 简 便 ， 选取 器 材 ， 时还 不 易 同 有快捷 、 靠和 实验 现象 明显 的优 点 。 可
参考 文献
１ 赵 明亮 ． 点 与 压 强 关 系 的 演示 实 验 改 进 ． 理 教 学 ，９ １ ４ 沸 物 １９ （ ）
（） ２ 存在 问题
应》 章安 实 验 。 由于 涡流 的研究 对象 已不是 简单 的 线 圈或导 体棒 ， 而是 线 圈附近 的整个 导体 ， 知 难 认
如果 直接 把 闭合 的铁 丝线 圈放 在 电磁 炉 上 ， 电磁 炉开 机后 处于 待机状 态 ， 不能调 高功率 ， 这样
２ 陈康 和 ． 沸 点 随 压 强 改 变 ” 验 的 再 改 进 ． 理 教 学 ，９ ２ “ 实 物 １９
（） ９
［ 合利 用 ２ 用 ｌ Ｏ Ｌ注射器 与装 置 ５配 综 ］ Ｏｍ 合 完成 “ 液体 的沸 腾跟压 强 有关 ” 沸 点 随气 压 和“ 改 变 ” 两个 实验 ， 这 效果更 好 。
做 法如 前述 方法 ① 。 ③ 由于加 了微 小压 强计 ， 实验 现象 明显 ， 教学
涡流现象和电磁灶26页PPT
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
涡流现象和电磁灶
•
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
用电磁炉演示涡流等实验
眼的光 芒 ． 涡 流的功 率相 当大 ， 可 点亮 ２ ２ ０ Ｖ的照 明
到 开关 管发 射极 一 最 后到 直流 电源 的负 极 （ 一） ， 这
一
８ ３
—
２ ０ １ ３年 第 ９ 期
物 理 通 报
物 理 实验 教 学
样一个 直 流 回路构 成 了电磁 炉工作 的强 电主体 回路
２ ０ １ ３年 第 ９期
物理 通报
物 理 实验 实验
张 立 新 汪 宏 兰
（ 如 皋 高 等 师 范 学 校 江 苏 南 通 ２ ２ ６ ５ ０ ０ ）
（ 收 稿 日期 ： ２ ０ １ ３ —０ ２— ０ ２ ）
电磁 炉是 现代 家庭 普遍 使 用 的加 热 炊 具 ， 用电 磁 炉演 示物 理 实验 ， 可 帮 助 学 生 巩 固 多方 面 的 电磁 学 知识 ， 如 涡流 的产 生 、 Ｌ Ｃ谐 振 电路 、 磁 性材 料性 质 等． 本 实验 所用 的 电磁 炉 有 三种 状 态 ． 工作 态 ： 指 示
（ 直 流 电压 稳定在 ３ １ ０ Ｖ） ； 电磁 炉正 常加 热 时 ， 由于
谐振 频率大 大 高 于 ３ ０ ｋ Ｈｚ ， 则判 定 炉 面无 锅 ， 随 即
转为 待机． 总之 ， 电磁 炉 的检锅原 理 就是检 测 Ｌ Ｃ 电
开关 管快 速地做周 期性 的“ 开”与“ 关”动作 ， 直流电
场 力．
灯 Ｌ Ｅ Ｄ正 常 发 光 ， 炉 盘 线 圈持 续振 荡 ， 机 内散 热 风
机转动； 待 机状 态 ： 指 示 灯发 出频 闪光 ， 炉盘 线 圈 间
歇 式 振荡 ， 风 机仍然 运转 ； 关 机态 ： 指示 灯熄 灭 ， 炉 盘
《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．
涡流现象及其应用ppt实用资料
（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 互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的，以减少 涡流和电能的损耗，时避免破坏绝缘层。
减少涡流的方法：增大回路的电阻。 涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同， 它是在整块金属内产生的感应电流。
用硅钢片做变 压器的铁芯
磁场中运动时产生的在金属块内自成闭合 回路的感应电流，叫涡电流，简称涡流。
• 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。
2、涡流的作用效果：
（1）应用
①热效应：
电磁炉（炉盘下的线圈中通入交流电，使炉 盘上 的金属中产生涡流，从而生热。）
当电应电应磁流用磁用场使：：驱相导感磁动对体应电：于受电式导到动仪体安机表转培、演、动力电电示时的能气，作表机在用、车导而汽的体运车电中动上磁会起用制产来的动生的电、感现磁阻应象式尼电。速摆流度等，表感等应。 电磁金金1减 涡金涡应当上导 金治温1磁导1涡当金治温导安、 、 、磁涡属属少流属流用然一体属疗度涡体流磁属疗度体培涡涡涡炉 流 探 探 涡与 探 与 ： 涡 节 在探 时 恒 流 在 与 场 探 时 恒 在 力流流流（热测测流 前测前感流课磁 测通定热磁前相测通定磁的：：：炉疗器器的 面器面应也我场 器过，疗场面对器过，场作块块块盘系（（方 讲（讲电有们中 （向因系中讲于（向因中用状状状下统探探法 过探过动利学运 探人此统运过导探人此运都金金金的是雷雷： 的雷的机和习动 雷体随是动的体雷体随动是属属属线目器器增 在器在、弊了时 器注着目时在转器注着时阻在在在圈前、、大 线、线电两两， 、射温前，线动、射温，碍变 变 变中治机机回形机形能个种感机纳度治感形时机纳度感它化化化通疗场场路 闭场闭表方特应 场米变疗应闭，场米变应们的的的入肿安安的 合安合、面殊电 安级化肿电合在安级化电间磁磁磁交瘤检检电 电检电汽，的流 检的铁瘤流电导检的铁流的场场场流的门门阻 路门路车我电使 门磁磁的使路体门磁磁使相中中中电一等等。 中等中上们磁导 等流颗一导中中等流颗导对或或或，项））的）的用如感体 ）体粒项体的会）体粒体运在在在使新感感的何应受 粉具新受感产粉具受动。。。。。磁磁磁炉的应应电去现到 或有的到应生或有到。场场场盘设电电磁加象安 者自设安电感者自安中中中上备流流式以培 是动备培流应是动培—运运运。不不速利力 植调。力不电植调力自的动动动同同度用而 入温而同流入温而感金时时时，，表？总 热功总，，热功总现属产产产它它等如是 耔能是它感耔能是象中生生生是是。何要 材。要是应材。要，产的的的在在去阻 料阻在电料阻现生在在在整整防碍 ，碍整流，碍在涡金金金块块止导 然导块使然导我流属属属金金呢体 后体金导后体们，块块块属属？的 利的属体利的继从内内内内内相 用相内受用相续而自自自产产对 系对产到系对来生成成成生生运 统运生安统运学热闭闭闭的的动 在动的培在动习。合合合感感的 外的感力外的另回回回应应现 界现应的界现一路路路电电象 施象电作施象种的的的流流。 加。流用加。特感感感。。交。而交殊应应应变运变的电电电磁动磁电流 流 流场 起 场磁，，，，来，感叫叫叫由的由应涡涡涡于现于现电电电植象植象流流流入。入—，，，体体涡简简简内内流称称称的的。涡涡涡铁铁流流流磁磁。。。颗颗粒粒居居里里点点 •线圈转动与磁铁同向，但转速小于磁铁，即同向异步。 用硅钢片做变压器的铁芯
涡流的演示实验报告
一、实验目的1. 了解涡流的基本原理及其产生的条件。
2. 通过实验观察涡流产生的现象，加深对涡流概念的理解。
3. 掌握涡流在工程中的应用及其重要性。
二、实验原理涡流（也称为感应电流）是在导体中，由于外部交变磁场的作用，产生的一种闭合的电流。
当导体处于变化的磁场中时，导体内自由电子受到洛伦兹力的作用，使得电子在导体中做圆周运动，从而产生涡流。
涡流的大小与导体的电阻、磁场强度以及导体的形状和尺寸有关。
三、实验仪器与设备1. 实验台2. 磁铁3. 导体（铝棒、铜棒等）4. 指示器（电流表、电压表等）5. 电源6. 连接线四、实验步骤1. 准备实验仪器，将磁铁、导体和指示器连接好。
2. 将导体固定在实验台上，确保导体与磁铁之间有适当的距离。
3. 开启电源，调节电流，使导体中的电流保持稳定。
4. 观察导体附近的指示器，记录涡流产生的电流和电压值。
5. 改变导体与磁铁之间的距离，重复步骤3和4，观察涡流的变化。
6. 改变导体的形状和尺寸，重复步骤3和4，观察涡流的变化。
7. 分析实验数据，总结涡流产生的规律。
五、实验结果与分析1. 实验结果表明，当导体处于变化的磁场中时，导体中会产生涡流。
随着导体与磁铁之间距离的增加，涡流的大小逐渐减小。
2. 当改变导体的形状和尺寸时，涡流的大小也会发生变化。
例如，当导体的长度增加时，涡流的大小会增大。
3. 实验结果与涡流产生的原理相符，即涡流的大小与导体的电阻、磁场强度以及导体的形状和尺寸有关。
六、实验结论1. 涡流是导体在变化的磁场中产生的一种闭合电流，其大小与导体的电阻、磁场强度以及导体的形状和尺寸有关。
2. 涡流在工程中有着广泛的应用，如电磁加热、金属探测、涡流传感器等。
3. 通过本实验，加深了对涡流概念的理解，掌握了涡流产生的规律及其在工程中的应用。
七、实验讨论1. 本实验中，导体与磁铁之间的距离对涡流的大小有显著影响。
在实际应用中，如何控制导体与磁铁之间的距离，以提高涡流的大小和效率，是一个值得研究的问题。
25.涡电流演示
实验二十五 涡电流演示【仪器介绍】如图25-1所示，由底座、磁铁和三个相同高度的中空铝管（A 、B 、C ）组成。
其中A 是管壁完好的铝管，B 是管壁上开有狭缝的铝管，C 则为管壁上具有许多圆孔的铝管。
【操作与现象】让一块磁铁分别从三个一定高度的中空铝管（A 、B 、C ）顶端落下，其中A 是管壁完好的铝管，B 是管壁上开有狭缝的铝管，C 是管壁上加工出许多圆孔的铝管。
观察并比较在三种情况下磁铁下落的快慢情况。
实验现象：磁铁在A 管中下落得最慢，C 管中则稍快些，而在B 管中下落速度是最快的。
【原理解析】当大块导体放在变化着的磁场中或相对于磁场运动时，在这块导体中也会出现感应电流。
由于导体内部处处可以构成回路，任意回路所包围面积的磁通量都在变化，因此，这种电流在导体内自行闭合，形成涡旋状，故称为涡电流。
涡电流的热效应: 在金属圆柱体上绕一线圈，当线圈中通入交变电流时，金属圆柱体便处在交变磁场中。
我们把铁芯看作由一层一层的圆筒状薄壳所组成，每层薄壳都相当于一个回路。
由于穿过每层薄壳横截面的磁通量都在变化着，根据法拉第电磁感应定律，在相应于每层薄壳的这些回路中都将激起感应电动势并形成环形的感应电流，即涡电流。
由于金属导体的电阻很小，涡电流很大，金属内将产生大量的热。
涡电流的机械效应：（1）电磁阻尼 涡电流还可以起到阻尼作用。
利用磁场对金属板的这种阻尼作用，可制成各种电动阻尼器，例如磁电式电表中或电气机车的电磁制动器中的阻尼装置，就是应用涡电流实现其阻尼作用的。
（2） 电磁驱动 这是对"电磁阻尼作用起着阻碍相对运动"的另一种形式的应用。
感应式异步电动机就利用了这一基本原理。
现象解释：当磁铁下落时，铝管管壁的各环形壳层磁通量发生变化，铝管内就会形成涡电流。
由于涡电流产生的电磁阻尼会阻碍磁铁和金属之间的相对运动。
涡电流越大，这种阻碍作用就会越强，在材料相同（都为铝）的情况下，涡电流的强弱与管壁的形状、大小密切相关。
涡流测量电路演示课件
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2）胀差测量 对于汽轮发电机组来说，在其启动 和停机时，由于金属材料的不同，热膨胀系数的不 同，以及散热的不同，轴的热膨胀可能超过壳体膨 胀；有可能导致透平机的旋转部件和静止部件（如 机壳、喷嘴、台座等）的相互接触，导致机器的破 坏。因此胀差的测量是非常重要的。
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3）轴向位移测量 对于许多旋转机械，包括蒸汽 轮机、燃汽轮机、水轮机、离心式和轴流式压缩机、 离心泵等，轴向位移是一个十分重要的信号，过大 的轴向位移将会引起过大的机构损坏。轴向位移的 测量，可以指示旋转部件与固定部件之间的轴向间 隙或相对瞬时的位移变化，用以防止机器的破坏。 轴向位移是指机器内部转子沿轴心方向，相对于止 推轴承二者之间的间隙而言。有些机械故障，也可 通过轴向位移的探测，进行判别：● 止推轴承的 磨损与失效； ● 平衡活塞的磨损与失效； ● 止 推法兰的松动 ； ● 联轴节的锁住等。
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1)转速测量 对于所有旋转机械而言，都需要监测 旋转机械轴的转速，转速是衡量机器正常运转的一个 重要指标。它既能响应零转速，也能响应高转速，抗 干扰性能也非常强。转速发生装置有以下几种：用标 准的渐开线齿数（M1～M5）作转速发生信号，在转 轴上开一键槽、在转轴上开孔眼、在轴转上凸键等.如： RS9000XL系列电涡流转速传感器，适合于测量从 零转速以上的任何一转速。通常选用φ3-φ10mm 的探头。频响为0～10KHZ。传感器输出的信号幅 值较高（在低速和高速整个范围内）抗干扰能力强。
6
R1
M
R2
I·1
·
U1
L1
I·2
L2
其等效电路如上图所示，R1、L1为传感器线圈的
电阻和电感。短路环可以认为是一匝短路线圈，其电 阻为R2、电感为L2。线圈与导体间存在一个互感M， 它随线圈与导体间距的减小而增大。
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.
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电磁炉演示涡流
电磁炉已经是一种很普及的家用电器了，利用电磁炉，我们可以演示涡流的实验。
使用的器材有：电磁炉、导线、发光二极管、铝箔。
装置如下图：
我们用导线绕成一个回路，两端接上发光二极管，可以演示涡旋电流点亮二极管。
铝箔很轻，可以演示涡流的磁场跟原来磁场互相排斥的现象。
铝箔中心位置剪出一个圆洞，中间放个卫生纸的纸芯，是为了防止铝箔飘走。
下面是实验视频：
可以看到，在打开电磁炉电源开关的一瞬间，发光二极管发光，铝箔飞了起来，重复关闭、打开开关，实验现象重复。
实验原理是这样的：电磁炉电源开关打开的一瞬间，会产生一个向上的磁场，如下图：
根据楞次定律，我们知道这个突然产生的磁场会在回路里感应出涡流，二极管就是被这个涡电流点亮的。
根据楞次定律我们还能知道，感生出来的涡流本身也产生一个磁场，而且极性与原先的磁场相反，因为铝箔很轻，就被排斥得飞到空中。
连接发光二极管的导线环，我开始用的是两圈，结果感生出的电压太高，把二极管烧掉了。
也可能你使用的发光二极管耐压值比较高，如果一圈导线不亮的话，可以多缠一圈试试。
需要说明的是，电磁炉在打开电源开关的一瞬间，会使放在其上面的导体当中产生涡电流，但并不是靠涡流来加热物体的。
网络上查到的电磁炉的加热原理，很多是错误的，利用涡流来加热物体的装置叫做“电磁感应炉”，而不是家用的“电磁炉”。
附：电磁感应炉，电磁炉，微波炉的区别。
电磁感应炉：使被加热物体当中感生出涡电流，利用涡流的热效应加热物体，因此只能加热导体，例如俺在大连钢厂实习时看到的炼钢用的电磁感应炉。
大学时试验室里用的高频电磁感应炉，利用石墨坩埚来加热非导体，因为石墨是导体，能够产生涡流，而且耐高温；
家用电磁炉：利用电磁波里“磁场”的成分，使铁磁性物体里的“磁畴”产生振动，我们知道振动能产生热量，从而达到加热物体的目的。
所谓铁磁性物体，就是能被磁铁吸引的物体，所以电磁炉只能加热铁锅，而不能加热铝锅；
微波炉：利用电磁波里“电场”的成分，使物体内的“极性分子”（例如水分子）产生振动，从而达到加热物体的目的。
因此只能加热含水的物体，对于陶瓷、玻璃、塑料等均不能加热。
最后注意微波炉内一旦放进金属，会发生严重的打火现象；
我们这个实验只是演示了一下涡流，对上面几种装置的原理看不明白的话，不必强求，学过大学物理之后自然就清楚了。