物理选择性必修 第二册3 涡流、电磁阻尼和电磁驱动课堂教学ppt课件

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一日三餐离不开对食物的加热，天然气灶、电磁炉是常用的加热工具，你知道它们的工作原理吗？
电磁炉工作时，它的盘面并不发热，所以不是热传递，那么在炉盘上铁锅会发热的原理是什么呢?
通过本节课的学习就可以了解电磁炉的工作原理。
一、电磁感应现象中的感生电场1.感生电场
英国物理学家麦克斯韦经过研究后提出：磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把这种电场叫作感生电场。
注意：这种电场与静电场不同，它不是由电荷产生的。
2.感应电动势将闭合导体放入变化的磁场中后，变化的磁场会产生感生电场，导体中的自由电荷受到感生电场的作用力发生定向移动，从而形成感应电流和感应电动势，称为感生电动势。说明：如果感应电动势是由感生电场产生的，它也叫作感生电动势。3.感生电动势的成因感生电场的电场力对电荷做功。
4.实例分析电子感应加速器
（1）电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。（2）结构和作用 ①结构 上、下为电磁体的两个磁极，磁极之间有一个环形真空室。
②作用柱形电磁铁：产生变化的磁场；环形真空管道：是电子运行的轨道。（3）原理当电磁体线圈中电流的大小、方向变化时，电磁体的两个磁极之间就会产生感生电场，射入其中的电子就受到感生电场的持续作用而不断加速，最终获得很大的速度和能量。
思考讨论：当电磁铁线圈电流的方向与图示方向一致时，电流的大小应该怎样变化才能使电子加速？分析：甲中可以看到，磁场方向由下向上，如图乙从上向下看，电子沿逆时针方向运动，由于电子带负电，它在电场中受力的方向与电场方向相反。所以为使电子加速，产生的电场应沿顺时针方向。
参考答案：电子沿逆时针方向加速，则粒子所受电场力沿逆时针方向，则感生电场的方向沿顺时针方向，由安培定则可知，感生电场产生的磁场竖直向下，由安培定则可知，线圈电流产生的磁场竖直向上，由楞次定律可知，线圈产生的磁场磁通量增加，磁感应强度增加，线圈电流变大。
如图把绝缘导线缠绕在块状的铁芯上。导线中通有交流电。过一会用手摸一下铁芯会感到什么？为什么？
参考答案：过一会用手摸一下铁芯会感到铁芯明显发热。因为当导线中通有交流电时，铁芯中就会产生一个变化的磁场，由于铁心可以看作是一个个独立的方形回路的导体，
所以在这些回路中就会产生感应电流，放出热量。
1.涡流由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流。
如图虚线所示是导体中产生涡流
2.涡流实质涡流的本质是整块金属内的磁通量发生了变化，它仍然是电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。
与一般导体或线圈的最大区别是金属块本身构成闭合回路，磁场变化越快，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，进而产生大量的焦耳热。
4.涡流的应用和危害（1）涡流热效应：真空冶炼炉、电磁炉。 ①真空冶炼炉
原理：利用涡流的热效应来熔炼金属。
冶炼炉外绕有线圈，冶炼炉内装有待冶炼的金属。将大功率的高频交流电源与线圈连接后，高频交流电在线圈儿内激发出很强的磁场，
这时炉内被冶炼的金属中会产生强大的涡流，并释放出大量的焦耳热，从而将待冶炼的金属融化。
真空冶炼炉的优点：加热速度快，能量损失小，温度容易控制，整个过程可以在真空中进行，能防止空气中的杂质进入金属，可以冶炼高质量的合金。
打开电磁炉我们发现里面有一个线圈，当迅速变化的电流通过电磁炉面板下方的线圈时，线圈周围产生
迅速变化的磁场，变化的磁场使面板上方的锅底部产生涡流，锅迅速发热，从而达到加热食物的目的。
思考讨论：线圈内可以产生感应电流，金属锅底也可以产生感应电流，既然这样，电磁炉上用的锅可不可以制成锅底下只有一圈金属环，其余部分用非金属轻便材料制成，这样既轻便又经济，这种想法对吗？参考答案：电磁炉上的锅底只有一圈金属环，电流小，放热少，达不到需要的热量，所以这种想法不对。
2.磁效应：涡流金属探测器（1）原理：涡流金属探测器具有一个通过一定频率交变电流的探测线圈， 如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。
（2）涡流金属探测器常用于探测行李包中的枪支、埋于地表的地雷、金属覆盖膜的厚度等。
如图手持一个长柄线圈在地面扫过，线圈中有变化着的电流。如果地下埋着金属物品，金属中会感应出涡流，涡流的磁场反过来影响线圈中的电流，使仪器报警。可以用来探测金属壳的地雷或有较大金属零件的地雷。
用于安全检查的“门”。导线沿着“门框”绕成线圈，金属物品通过“门”时产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，引发报警。
机场、车站和重要活动场所的安检门
3.涡流的危害（1）危害：线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。思考讨论：电动机、变压器的线圈都绕在铁芯上，怎样减小因涡流使铁芯发热呢？参考答案：增大回路的电阻。为了减少涡流，铁芯都不是整块金属，而是用许多绝缘的电阻率很大的硅钢片叠成。硅钢片的表面要经过处理，生成不导电的氧化层，可以进一步减小涡流。
视频：涡流现象及其应用
4.减少涡流的途径①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢，电阻率比较大。
②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。
1.如图所示是用涡流金属探测器探究地下金属物的示意图，当探测到地下的金属物时，_________（选填“金属物”或“探头”）中产生涡流。
2.下列关于涡流的说法中正确的是（　）A．在硅钢片中不能产生涡流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．涡流跟平时常见的感应电流一样，都是因为穿过导体的磁通量变化而产生的
3.下列说法不符合物理学史的是（　　）A．奥斯特发现了电流的磁效应B．法拉第发现了电磁感应现象C．牛顿解释了涡旋电场的产生原理D．楞次找到了判断感应电流方向的方法
4.物理学的基本原理在生产、生活中有着广泛的应用，下列列举的四种电器中，利用了涡流原理工作的是（　 　）A．电饭煲B．微波炉C．电磁灶D．白炽灯泡
5.如图所示是冶炼金属的感应炉的示意图。感应炉中装有待冶炼的金属，当线圈中通有电流时，通过产生涡流来熔化金属。以下关于感应炉的说法中正确的是（  ）A．感应炉的线圈中必须通有变化的电流，才会产生涡流B．感应炉的线圈中通有恒定的电流，也可以产生涡流C．感应炉是利用线圈中电流产生的焦耳热使金属熔化的D．感应炉是利用线圈中电流产生的磁场使金属熔化的
1.感生电场：磁场变化时会在空间激发一种电场。2.电子感应加速器:应用感生电场来加速电子的一种设备。3.由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流。4. 涡流的本质是整块金属内的磁通量发生了变化，它仍然是电磁感应现象，同样遵守电磁感应定律。5. 涡流的应用和危害。6.减少涡流的途径。
一、电磁感应现象中的感生电场感生电场:磁场变化时会在空间激发一种电场，我们把这种电场叫作感生电场。二、涡流1.由于电磁感应，在导体中产生的像水中漩涡样的感应电流，所以把它叫做涡电流，简称涡流。2.涡流的应用和危害（1）涡流热效应：真空冶炼炉、电磁炉。
（2）磁效应：涡流金属探测器。（3）涡流的危害线圈中流过变化的电流，在铁芯中产生的涡流使铁芯发热，浪费了能量，还可能损坏电器。3. 减少涡流的途径①增大铁芯材料的电阻率，常用的材料是硅钢，的电阻率比较大。②用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来代替整块硅钢铁芯。