高中物理第一章电磁感应第八节涡流现象及其应用预习导学案粤教版选修3_34

第八节涡流现象及其应用

【思维激活】

电磁灶是利用电磁感应引起的涡流加热的原理来工作的，它主要是由感应加热线圈、灶台台板和烹饪锅等组成，如图所示。电磁灶的台面下布满了线圈，当通过中频交流电时，在台板和铁锅之间产生交变磁场，磁感应穿过锅体，产生感应电流——涡流，这种感应电流在金属锅体中产生热效应，从而达到加热和烹饪食物的目的，下列哪些因素可导致加热效果差？

提示：涡流与磁通量的变化率有关，变化率越大产生的感应电动势越大，即交流电的频率越高，涡流的效果就越明显；底面积越大，导面性能越好的锅，涡流的效果会越明显。

【自主整理】

1.涡流：用整块金属材料做铁芯绕制的线圈，当线圈中通有变化的电流时，变化的电流会产生变化的磁场，变化的磁场穿过线圈，整个铁芯会自成回路，产生涡流，这种电流看起来像水的漩涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流.

2.电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，如导体中出现涡流，即感应电流，感应电流会受到安培力作用，安培力的方向总是阻碍导体的运动，这种现象叫做电磁阻尼.

3.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，安培力使导体转动起来.这种现象就是电磁驱动.

4.电磁阻尼和电磁驱动的原理就是楞次定律中所叙述的，感应电流的出现，总是要阻碍它们之间的相对运动.就是导体与磁场间的相对运动.

【高手笔记】

在一根导体外面绕上线圈，并把线圈通交流电，那么线圈就产生交变磁场。由于线圈中间的导体在圆周方向是可以等效成一圈圈的闭合回路，所以在导体的圆周方向会产生感应电流，电流的方向沿导体的圆周方向转圈，就像一圈圈的漩涡，所以这种情况下产生的感应电流被称为涡流。导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大。

【名师解惑】

如何理解涡流的概念及其利用？

涡流：“涡电流”的简称，也称为“傅科电流”。迅速变化的磁场在导体（包括半导体）内，引起的感应电流，其流动的路线呈漩涡形，故称“涡流”。磁场变化越快，感应电动势越大，因而涡流也就越强。涡流能使导体发热。在磁场发生变化的装置中，往往把导体分成一组相互绝缘的薄片（如变压器的铁芯）或一束细条（如感应圈的铁芯），以减低涡流强度，从而减少能量损耗。但在需要产生高温时，又可利用涡流来取得热量，高频电炉就是根据这

一原理设计的。由于多数金属的电阻很小，因此不大的感应电动势往往可以在整块金属内部激起强大的涡流。当一个铁芯线圈通过交变电流时在铁芯内部激起涡流。它和普通电流一样要放出焦耳热。利用涡流的热效应进行加热的方法叫做感应加热。冶炼金属用的高频感应炉就是感应加热的一个重要例子。涡流的热效应对变压器和电机的运行极为不利。首先，它会导致铁心温度升高，从而危及线圈绝缘材料的寿命，严重时可使绝缘材料当即烧毁。其次，涡流发热要损耗额外的能量（叫做“涡流损耗”）使变压器和电机的效率降低。为了减小涡流，变压器和电机的铁芯都不用整块钢铁而用很薄的硅钢片叠压而成。

【讲练互动】

例1.磁电式仪表的线圈通常用铝框作骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是（）

A.防止涡流而设计的

B.利用涡流而设计的

C.起电磁阻尼的作用

D.起电磁驱动的作用

解析：线圈通电后，在安培力作用下发生转动，铝框随之转动，并切割磁感线产生感应电流，就是涡流.涡流阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来.所以，这样做的目的是利用涡流来起电磁阻尼的作用.

答案：BC

【变式训练】

1.下列实例中属于利用涡流的是（）

A.电磁阻尼装置

B.变压器的铁芯用薄硅钢片叠合而成

C.金属工件的高频焊接

D.在日光灯电路中镇流器的线圈中加入铁芯

答案：AC

【体验探究】

问题：探究感应加热

随着科技的不断发展和生活水平的逐步提高，在工农业生产和日常生活中的加热方式也发生了变化，请你做一次调查研究，对比感应加热和其它加热方式的不同？

【导思】通过实地调查和查阅资料等途径，了解感应加热的原理和应用。

【探究】（1）查阅高频感应炉、高频交流焊接有关资料，了解其原理。

（2）实地调查电磁灶的原理及应用

（3）感应加热有哪些优点和缺点