20xx粵教版高中物理選修3-2第一章渦流現(xiàn)象及其應用(參考版)
2024-12-12 11:07本頁面
【正文】 學案 9 渦流現(xiàn)象及其應用 [學習目標定位 ] ，并能夠說明其產生的原因 .熱 . ——渦流制動和渦流探測． 1．楞次定律：感應電流具有這樣的方向，即感應電流的磁場總要阻礙引起感應電流的磁通量的變化． 2．根據(jù)楞次定律的擴展含義，感應電流所受安培力總是阻礙引起感應電流的導體與磁場間的相對運動．概括為 “來拒去留 ”． 一、渦流現(xiàn)象 如圖 1 所示，當線圈中的電流隨時間變化時，由于電磁感應，在附近導體中會產生像水中旋渦一樣的感應電流，把這種在整塊導體內部發(fā)生電磁感應而產生的感應電流的現(xiàn)象叫渦流現(xiàn)象．導體的外周長越長、交變磁場的頻率越高，渦流就越大． 圖 1 二、電磁灶與渦流加熱 1．如圖 2 所示，電磁灶采用了磁場感應渦流的加熱原理．電磁灶工作時，電磁灶的線圈產生交變電磁場，鍋底部處在交變磁場中產生渦流，從而使鍋體發(fā)熱． 圖 2 圖 3 2．如圖 3所示，感應爐接到高頻交流電源上，在線圈中產生交變磁場，使金屬中產生渦流，金屬發(fā)熱而熔化，從而達到冶煉金屬的目的． 三、渦流制動與渦流探測 1．渦流制動：如圖 4 所示，鋁盤在蹄形磁鐵的磁場中轉動，會在鋁盤中激起渦流，渦流 圖 4 與磁場相互作用產生一個動態(tài)阻尼力，從而提供制動力矩． 2．渦流探測：渦流金屬探測器具有一個通過一定頻率交變電流的探測線 圈，該線圈產生的交變磁場在金屬物中激起渦流，渦流的變化會反過來影響探測線圈，改變探測線圈電流的大小和相位，從而探知金屬物． 一、渦流現(xiàn)象 [問題設計 ] 在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵芯上面放一口小鐵鍋 (圖 5)，鍋內放少許水，給線圈通入交變電流一段時間．再用玻璃杯代替小鐵鍋，通電時間相同． (忽略熱傳導 ) 圖 5 請回答下列問題： (1)鐵鍋和玻璃杯中水的溫度有什么不同？ (2)試著解釋這種現(xiàn)象． 答案 (1)通電后鐵鍋中的水逐漸變熱，玻璃杯中水的溫度不變化 (忽略熱傳導 )． (2)線圈接入周期性變化的電流，某段時間內，若電流變大，則其磁場變強，變化的磁場激發(fā)出感應電場，小鐵鍋 (導體 )可以看作是由許多閉合線圈組成的，在感應電場作用下，這些線圈中產生了感應電動勢，從而產生渦旋狀的感應電流，由于導體存在電阻，當電流在導體中流動時，就會產生電熱，則鍋中的水會熱起來．而玻璃杯中雖然也會產生感應電場，但沒 有自由移動的電荷，故不會產生電流，也不會產生電熱，則玻璃杯中水的溫度沒有變化． [要點提煉 ] 1．渦流是整塊導 體發(fā)生的電磁感應現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應定律． 2．磁場變化越快 (ΔBΔt越大 )，導體的橫截面積 S 越大，導體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大． 二、電磁灶與渦流加熱 [要點提煉 ] 1．電磁灶工作時，電磁灶的線圈產生交變磁場，鐵質鍋在磁場中由于電磁感應而產生渦流，渦流在鍋體內發(fā)熱．電磁灶的效率達 83%. 2．感應爐的工作原理是高頻電流在導體中產生很大的渦流，使感應爐的溫度升高，達到金屬的熔點，使金屬熔化
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