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第五节 涡流现象及其应用
粤教版（2019）高中物理选择性必修第二册
第二章 电磁感应
新课引入
涡流现象
涡流热效应
涡流机械效应
涡流磁效应
这两种灶给锅加热的原理是什么？
新课引入
涡流现象
涡流热效应
涡流机械效应
涡流磁效应
把块状金属置于变化的磁场中时，金属块内产生漩涡状的感应电流的现象称为涡流现象。
涡流（涡电流）：
金属块内漩涡状的电流。（当金属的电阻率比较小时，会在金属块内产生很大的涡流，强大的涡流会产生大量的热）
新课引入
涡流机械效应
涡流磁效应
涡流现象
涡流热效应
新课引入
涡流现象
涡流热效应
涡流机械效应
涡流磁效应
1.高频感应炉：利用涡流的＿＿＿进行金属冶炼；
2.电磁炉：利用涡流的＿＿＿实现多种烹饪。
热效应
热效应
v
F
v
F
导体在磁场中运动
磁铁相对导体运动
阻尼
驱动
情景 对导体的作用 表现 原因 能量观
导体在磁场中运动
磁铁相对导体运动
阻尼
驱动
阻碍相对运动
阻碍磁通量变化
电磁阻尼和电磁驱动
导体的机械能转化为电能
磁体的机械能转化为导体的机械能
电磁阻尼与电磁驱动的区别和联系
相同点：两者都是电磁感应现象，都遵循楞次定律，都是安培力阻碍引起感应电
流的导体与磁场间的相对运动
涡流的机械效应
新课引入
涡流现象
涡流热效应
涡流机械效应
涡流磁效应
涡流也是电流，而电流能够产生磁场。因此，涡流也具有磁效应。
金属探测器是利用涡流工作的，手持一个长柄线圈在地面上扫过，线圈中有变化的电流。如果地下埋着金属物品，金属中感应涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
1.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会产生感应电流，感应电流通过焊缝处时产生大量热量，从而将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热却很少。据此判断以下三名同学的说法是否正确。为什么？
答：同学甲的说法正确．因为①高频焊接利用高频交变电流产生高频交变磁场，进而在焊接的金属工件中产生感应电流，根据法拉第电磁感应定律分析可知，电流变化的频率越高，磁通量变化频率越高，产生的感应电动势越大，感应电流越大，焊缝处的温度升高的就越快，所以同学甲说法正确。②焊缝处产生的热量多少与交流电流的电压大小无关，所以同学乙说法错误。③焊缝处横截面积小，电阻大，电流相同，焊缝处热功率大，温度升的就很快，所以同学丙说法错误。
同学甲：电流变化的频率越高，焊缝处的温度升得越快。
同学丙：工件上只有焊缝处温度升得很高，是因为焊缝处的电阻小。
同学乙：要使焊缝处产生的热量较大，可增大交变电流的电压。
课堂练习
2.涡流探伤是工业上常用的技术之一，该技术通过励磁线圈靠近导体，使导电构件中产生涡电流，再借助探测线圈测定涡电流的变化量，从而获得构件缺陷的有关信息．参考如图所示的示意图，解释涡流探伤技术是如何发现导体中的缺陷的。
答：用电流线圈使物体内产生涡电流，借助探测线圈测定电流的改变，从而获得构件内部是否断裂及位置的信息。
课堂练习
3.涡流产生的热会使变压器的铁芯温度升高，降低工作效率．为此，变压器中常用电阻率较大的硅钢作为铁芯材料，如图所示，并把整块金属的铁芯替换成由许多互相绝缘的薄硅钢片叠成的铁芯。请结合相关知识说明上述改进措施的原理。
解：在整块导体内部发生电磁感应而产生感应电流的现象，要损耗能量，不用整块的硅钢铁芯，其目的是为了减少涡流。
课堂练习
1．电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。下列相关的说法中正确的是(　　)
A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关
B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作
C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗
A
课堂练习
C
课堂练习
AB
课堂练习
B
课堂练习
5.如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的匀强磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高B。不考虑空气阻力，则下列说法正确的是（ ）
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
铜环最终的运动状态是怎样？
B
课堂练习
B
6. 如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于O点，第一种情况是虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。第二种情况是整个空间都有向外的匀强磁场，金属环的摆动情况是(　　)
课堂练习
AD
课堂练习
8.(多选)下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ ）
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
CD
课堂练习

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