1、1.知道涡流是如何产生的(重点)2知道涡流的弊与利以及如何防止和利用3了解常见的电磁灶的分类和工作原理目标导航 新知初探 自主学习 一、探究涡电流现象 1.涡流：当线圈中通有交变电流时，铁心中这些回路的磁通量就会发生变化，从而在铁心内产生感应电流这种感应电流呈_状，所以叫做涡电流，又叫_ 涡旋涡流2.涡流的危害 由于整块金属的电阻_，所以涡电流常常_涡电流会引起铁心发热，这不仅损耗了大量的电能，而且还可能烧坏设备 3.涡流危害的防止 变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的_叠压制成,而不是用_制成，其原因是为了_ 很小很大薄硅钢片一整块金属减小涡电流想一想涡流是在整块金属中产生的涡旋状电流，是
2、否遵循法拉第电磁感应定律？提示：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 二、无火之灶电磁灶 1.工频电磁灶(1)结构：由烹调锅、灶面板及工频励磁器构成.工频励磁器由_和_构成.(2)工作原理：在两组线圈中分别通过50 Hz的电流iA和iB，从而在锅体中产生涡流，_在锅体中转化为热能以加热食品 励磁线圈励磁铁心电能2.高频电磁灶(1)结构：由_、_、_三部分组成(2)工作原理：50 Hz的交流电经过整流和滤波变为_，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生20 kHz50 kHz的_，从而产生高频磁场使锅内产生涡流，加热食品 加热线圈灶面板控制保护电路直流高频振荡
3、电流学案导引1.涡流产生的条件是什么？块状金属在匀强磁场中运动能形成涡流吗？2.利用涡流加热物体时，为什么使用高频交流电呢？要点探究 讲练互动 对涡流的理解1.涡流的产生：涡流实际上是一种特殊的电磁感应现象，当导体处在变化的磁场中，或者导体在非匀强磁场中运动时，导体内部可以等效成许许多多的闭合电路，当穿过这些闭合电路的磁通量变化时，在导体内部的这些闭合电路中将产生感应电流即导体内部产生了涡流2.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PI2R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3.能量转化：伴随着涡流现象，其他
4、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 B t 越大，导体的横截面积 S越大，导体材料的电阻率越小，形成的涡流就越大如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水给线圈通入电流，一段时间后，一个容器中水温升高,则通入的电流与水温升高的是()A恒定直流、小铁锅B恒定直流、玻璃杯例1C变化的电流、小铁锅D变化的
5、电流、玻璃杯【思路点拨】解此题应把握两点：(1)穿过回路的磁通量变化是产生涡流的必要条件(2)涡流是在导体内产生的【精讲精析】通入恒定直流时，所产生的磁场不变，不会产生感应电流，通入变化的电流，所产生的磁场发生变化，在空间产生感生电场，铁锅是导体，感生电场在导体内产生涡流，电能转化为内能，使水温升高；涡流是由变化的磁场在导体内产生的，所以玻璃杯中的水不会升温【答案】C 变式训练(2012上海高二检测)高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图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
6、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()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：选C.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，利用涡流的热效应，可使金属熔化 学案导引1.电磁灶的工作原理是什么？有哪些优点？2.使用电磁灶时，所有的锅具都能用吗？电磁灶的原理及优点1.工频电磁灶(1)结构如图工频电磁灶的结构与原理示意图它的励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器.(2)工作原理：接通电源后，在两组线圈中分别通过5
7、0 Hz的电流iA和iB，从而在锅体中产生涡流涡流又将电能在锅体的材料电阻上转化为热能以加热食品同时，涡流又在磁场中受到电磁力的作用，可使锅体紧紧地吸附在灶面板上，避免产生振动而发出噪音2.高频电磁灶(1)结构：它由加热线圈、灶面板、控制保护电路三部分组成，如图所示高频电磁灶的结构示意图(2)原理：接通电源后，50 Hz的交变电流经过整流和滤波变为直流，然后通过电子开关的迅速导通和截止，使加热线圈中产生频率为2050 kHz的高频振荡电流，高频电流产生高频磁场，从而在锅体内产生涡流，涡流导致锅体发热，加热食品特别提醒：因为电磁灶是以电磁感应产生涡电流，利用涡电流的热效应产生热量，所以不是所有的
8、锅具都能用适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅(钢锅)等；不适用的有陶瓷锅、耐热玻璃锅等，因为陶瓷锅或玻璃锅是绝缘材料，不能产生涡流，无法加热食物 我们用来煮食的炉子有各种各样的款式，它们的工作原理各不相同有以天然气、液化石油气等作燃料的，例如天然气炉；还有以直接的电热方式加热的，例如电饭锅；下面介绍的是以电磁感应原理生热的电磁炉如图所示是描述电磁炉工作原理的示意图炉例2子的内部有一个金属线圈，当电流通过线圈时，会产生磁场，这个磁场的大小和方向是不断变化的，这个变化的磁场又会引起放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生感应电流，由于锅底有电阻，所以感应电流又会在锅底产生热效
9、应，从而起到加热物体的作用电磁炉的特点是：电磁炉的效率比一般的炉子都高，热效率高达90%，炉面无明火，无烟无废气，火力强劲，安全可靠因为电磁炉是以电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或烹饪器都适用对于锅的选择，方法很简单,只要锅底能被磁铁吸引的就能用适合放在电磁炉上的烹饪器有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅；不适用的有陶瓷锅、圆底铁锅、耐热玻璃锅、铝锅、铜锅等(1)在用电磁炉加热食物的过程中涉及的物理原理有(回答三个即可)：_._._.(2)电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻璃锅的原因是_；电磁炉所用的锅不能用铝锅、铜锅的原因是_(3)在锅和电磁炉中间放置一纸板，则电磁炉还
10、能起到加热作用吗？为什么？【思路点拨】此类题属于信息题，解题的关键有两点：(1)熟悉并理解电磁炉的构造及工作原理(2)认真读题，提取和问题相应的信息【精讲精析】(1)由题干信息可知，电磁炉的原理是变化的电流形成变化的磁场，变化的磁场使电磁炉上的锅具产生涡流加热食物,故涉及以下三个原理：电流的磁效应(或电生磁)电磁感应现象(或磁生电)电流的热效应(或焦耳定律)(2)电磁炉是电磁感应现象的应用,陶瓷锅、耐热玻璃锅 不能产生电磁感应现象，为了更有效加热食物，应选取电热效率高的锅具，铝锅和铜锅电阻率小，电热少，效率低(3)能起到加热作用线圈产生的磁场能穿透纸板到达锅底，在锅底产生感应电流，利用电流的热
11、效应加热食物【答案】见精讲精析【规律方法】此类题目属于信息题，阅读量较大，对学生在阅读中提取信息的能力要求较高，因此解答此类问题时，一定要认真,在阅读中发现问题，在阅读中分析问题，在阅读中解决问题 互动探究由上例可知电磁灶是应用电磁感应原理加热的一种无明火特殊灶具目前高频电磁灶的灶面只适用于平底锅具，若将弧底锅加入金属材料改造成如图的平底结构，能否正常工作 解析：这种改造既能使弧底锅能够稳定地放在灶面上，又因附加部分为金属材料，能在高频交变磁场中获得理想的涡流发热效果，所以改造后能正常工作 答案：见解析 电磁驱动与力学综合 经典案例(8分)如图所示，光滑弧形轨道和一足够长的光滑水平轨道相连，水
12、平轨道上方有一足够长的金属杆，杆上挂有一光滑螺线管A.在弧形轨道上高为h的地方，无初速释放一磁铁B(可视为质点)，B下滑至水平轨道时恰好沿螺线管A的中心轴运动，设A、热点示例 创新拓展 B的质量分别为M、m，若最终A、B速度分别为vA、vB.求：(1)螺线管A将向哪个方向运动？(2)全过程中整个电路所消耗的电能【思路点拨】磁铁B相对线圈运动产生电磁驱动作用,并且整个运动过程中能量守恒【解题样板】(1)磁铁 B 向右运动时，螺线管中产生感应电流，感应电流产生电磁驱动作用，使得螺线管 A 向右运动(3 分)(2)全过程中，磁铁减少的重力势能转化为 A、B 的动能和螺线管中的电能，所以有 mgh12Mv2A12mv2BE 电(3 分)即 E 电mgh12Mv2A12mv2B.(2 分)【借题发挥】电磁驱动是电磁感应现象中能量守恒的体现，解此类问题可根据楞次定律分析，既符合动力学特征，也符合能量特征【答案】(1)向右(2)mgh12Mv2A12mv2B本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放