1.7涡流现象及其应用素材.ppt

* 第七节 涡流现象及其应用 复习回顾： 产生感应电流的条件是什么？ 答：闭合回路的磁通量发生变化。 思考探究：将一块状金属导体用导线环绕，其中导线通以随时间变化的电流，这时导体内部会发生何种现象？现将导线移除同时是该金属导体来回进出磁场这时又会发生何种现象？ 涡流：块状金属在变化的磁场中或在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。 特点：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。 1．以下关于涡流的说法中，正确的是 (　　) A．涡流跟平时常见感应电流一样，都是因为穿过导体 的磁通量变化而产生的 B．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特 殊电流 C．涡流有热效应，但没有磁效应 D．在硅钢中不能产生涡流 解析：根据涡流的产生原因(变化的磁场中的金属块、电流变化的线圈附近的导体中都产生涡流)知，涡流就是平时常见的感应电流，是因为穿过导体的磁通量发生变化而产生的，符合感应电流产生的原因，所以A正确，B错误；涡流和其他电流一样，也有热效应和磁效应，C错误；硅钢的电阻率大，产生的感应电流——涡流较小，不是不能产生涡流，D错误。 答案：A 二、涡流的应用 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。） 感应加热：高频感应炉 电磁炉的工作原理： 电磁炉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流电时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变的磁场，磁感线穿过锅体，使锅底产生强涡流，当涡流受材料电阻的阻碍时，就放出大量的热量，将饭菜煮熟。 高频感应炉原理： 炉外有线圈，线圈接入高频交流电源使其产生反复变化的电流，使炉内的金属产生涡流现象，涡流产生的热量是金属熔化并达到很高的温度，以此来冶炼金属。 2．高频感应炉是用来熔化金属对其进 行冶炼的，如图1－7－3所示为冶炼金 属的高频感应炉的示意图，炉内放入 被冶炼的金属，线圈内通入高频交变 电流，这时被冶炼的金属就能被熔化，这种冶炼方法速度快，温度易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适于冶炼特种金属。该炉的加热原理是 (　　) 图1－7－3 A．利用线圈中电流产生的焦耳热 B．利用线圈中电流产生的磁场 C．利用交变电流的交变磁场在炉内金属中产生的涡流 D．给线圈通电的同时，给炉内金属也通了电 解析：高频感应炉的原理是：给线圈通以高频交变电流后，线圈产生高频变化的磁场，磁场穿过金属，在金属内产生强涡流，由于电流的热效应，可使金属熔化。故只有C正确。 答案：C [例2]　(双选)如图1－7－6所示，是高频焊接原理示意图，线圈中通以高频交流电时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法中正确的是 (　　) 图1－7－6 A．交流电的频率越高，焊缝处的温度升高得越快 B．交流电的频率越低，焊缝处的温度升高得越快 C．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻小 D．工件上只有焊缝处温度升得很高是因为焊缝处的电阻大 [解析]　线圈中通以高频变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流，感应电流的大小与感应电动势有关，电流变化的频率越高，电流变化得越快，感应电动势就越大，A选项正确。工件上焊缝处的电阻大，电流产生的热量就多，D选项正确。 [答案]　AD ②机械效应 涡流制动： 导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象称之为电磁阻尼。 应用：电表阻尼制动、电气机车的电磁制动、阻尼摆等 当磁场相对于导体转动时，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而运动起来的现象。 应用：感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。 电磁驱动： 原理:当金属盘转动时，有部分导体切割磁感线(主要考虑磁极间的圆盘部分)，产生感应电动势，在金属盘内形成感应电流（涡流），沿半径向外的感应电流受到磁铁磁场对它的安培力，此安培力方向与金属盘转动的方向相反，阻碍盘的转动其转速越来越慢，直至停止。 涡流制动——圆盘制动 涡流制动——电磁阻尼摆 原理：条形磁铁在空间中激发磁场，当导体在磁场中运动时，导体中出现感应电流（涡流）而受到安培力阻碍导体运动。 [例1]　如图1－7－4所示，一金属球用绝 缘细线悬挂于O点，将金属球拉离平衡位 置并释放，金属球摆动过程中经过有界的 水平匀强磁场区域，A、B为该磁场的竖直 边界。若不计空气阻力，则 (　　) 图1－7－4 A．金属球向右穿过磁场后