1.7+涡流现象及其应用+课件(粤教版选修3-2).ppt

* 第七节 涡流现象及其应用 课标定位 学习目标： 1.运用电磁感应、电路等知识分析各种涡流现象． 2.了解涡流产生的原因及应用和防止． 3.提高学习兴趣，培养用理论知识解决实际问题的能力． 重点难点： 1.涡流的产生原理． 2.涡流现象中能量转化情况的分析． 第七节 核心要点突破 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 课标定位 课前自主学案 一、涡流现象 1．定义：在整块导体内部发生_________而产生_________的现象称为涡流现象． 2．产生：把金属块放在_____的磁场中，金属块内会产生涡流． 3．特点：电流在金属块内形成_____回路，整块金属的电阻很小，涡流往往很强，金属块会产生大量的热量．导体的外周越___，交变磁场的频率___，涡流就越大． 电磁感应 感应电流 变化 闭合 长 高 思考感悟： 产生感应电流的必要条件是穿过闭合电路的磁通量发生变化，发生涡流现象时，金属块并没有接入闭合电路，为什么会产生感应电流？ 提示：金属块虽然没有接入闭合电路，但穿过金属块的磁通量变化时，金属块自行构成闭合回路，导体内部等效成许许多多闭合电路，所以能产生感应电流． 二、电磁灶与涡流加热 1．电磁灶 (1)原理：电磁灶采用的是磁场感应涡流的____原理． (2)优点：①无明火，没有燃烧生成物污染室内． ②热效高、环保、节能，且集煎、炒等多功能于一身． 加热 2．感应加热 (1)应用：_______，涡流热疗系统等 (2)优点：①_______式加热，热源和受热物体可以不直接接触；②加热效率___，速度___，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_____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． 感应炉 非接触 高 快 局部 三、涡流制动与涡流探测 1．涡流制动 图1－7－1 (1)实验演示 现象：有一个铝盘，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铝盘边缘，但并不与铝盘接触，如图1－7－1所示，铝盘就能在较短的时间内停止． 分析：铝盘在蹄形磁铁的磁场中转动，会在铝盘中激起____，涡流与磁场相互作用产生一个_________力，从而提供制动力矩． 涡流 动态阻尼 (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的运动，这种现象称为电磁阻尼． (3)电磁阻尼的应用：电学仪表、电气机车的电磁制动器等． 2．涡流探测 (1)涡流探测 ①涡流金属探测器：利用探测线圈在金属物中激起涡流，金属物的等效电阻、电感会反射到探测线圈中改变线圈中电流大小和相位，从而探知金属物． ②应用：探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜厚度等． (2)减小涡流危害的途径 减小涡流危害有两种途径：一是_____铁芯材料的电阻率，如使用硅钢材料．二是用互相绝缘的_______叠成的铁芯代替整块硅钢铁芯． 增大 硅钢片 核心要点突破 一、对涡流的理解 1．涡流产生的条件：涡流的本质是电磁感应现象,涡流产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路．同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大． 2．可以产生涡流的两种情况 (1)把块状金属放在变化的磁场中． (2)让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 3．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． 4．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． 特别提醒：(1)涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵循法拉第电磁感应定律． (2)磁场变化越快(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． 即时应用(即时突破，小试牛刀) 1．如图1－7－2所示，是称为阻尼摆的示意图， 图1－7－2 在轻质杆上固定一金属薄片，轻质杆可绕上端O点在竖直面内转动，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，还是从同一位置释放，则会摆动较长的时间．试定性分析其原因． 解析：没有开长缝的金属薄片在磁场中摆动时，金属片内将产生很大的涡流，而金属片在磁场中所受的安培力总是阻碍金属片的摆动，因此金属片很快就停下来．如果在金属片上开有多条长缝,就可以把涡流限制在缝与缝之间的各部分金属片上，较大地削弱了涡流．阻力随之减小，所以可以摆动多次后才停止摆动． 答案：见解