涡流现象及其应用正式版

《涡流现象及其应用》教学设计

广州市花都区实验中学物理科陈丽华

★新课标要求

（一）知识与技能

1．知道涡流是如何产生的。

2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。

3．知道电磁阻尼和电磁驱动。

（二）过程与方法

培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。

（三）情感、态度与价值观

培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。

★教学重点

1．涡流的概念及其应用。

2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。

★教学难点

电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。

★教学方法

通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验

★教学用具：

电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。

★教学过程

（一）引入新课

教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？

学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。

教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。

（二）进行新课

1、涡流

教师：［演示1］涡流生热实验。

在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。

学生：铁板的温度比铁芯高。

教师：为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？

学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。

师生共同活动：分析涡流的产生过程。

分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内，

若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场

激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在

感生电场作用下，这些线圈中产生了感生电动势，从而产生涡

旋状的感应电流。由于导体存在电阻，当电流在导体中流动时，

就会产生电热，这就是涡流的热效应。

教师：课件演示，涡流的产生过程，增强学生的感性认识。

教师：为什么铁板的温度比铁芯高？

学生：因为铁板中的涡流很强，会产生大量的热。而铁芯

中的涡流被限制在狭窄的薄片之内，回路的电阻很大，涡流大为减弱，涡流产生的热量也减少。

教师：同学们明白了为什么铁芯用薄片叠合而成了吗？

学生：为了减少涡流损失的电能，同时也保护铁芯不被烧坏。

教师：下面大家阅读教材，了解一下涡流在生产、生活、科技等方面的应用。

2、电磁阻尼

教师：下面我们看教材30页上的“思考与讨论”，分组讨论，然后发表自己的见解。

学生：阅读教材后，发表自己的看法。

师生共同活动，得出电磁阻尼的概念：

导体在磁场中运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，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。

教师：［演示2］电磁阻尼。

按照教材“做一做”中叙述的内容，演示电表指针在偏转过程中受到的电磁阻尼现象。

学生观察现象并解释现象。

［演示3］如图所示，弹簧下端悬挂一根磁铁，将磁铁托起到某高度后释

放，磁铁能振动较长时间才停下来。如果在磁铁下端放一固定线圈，磁铁会

很快停下来。上述现象说明了什么？

学生：观察现象并作出分析。

当磁铁穿过固定的闭合线圈时，在闭合线圈中会产生感应电流，感应电

流的磁场会阻碍磁铁和线圈靠近或离开，也就是磁铁振动时除了空气阻力外，

还有线圈的磁场力作为阻力，安培阻力较相对较大，因而磁铁会很快停下来。

3、电磁驱动

教师：感应电流不仅会对导体产生阻尼作用，有时还会产生驱动作用。

［演示4］电磁驱动。

演示教材31页的演示实验。引导学生观察并解释实验现象。

师生共同活动，得出电磁驱动的概念：

磁场相对于导体运动时，感应电流使导体受到安培力的作用，安培力使导体运动起来，这种现象称为电磁驱动。

教师：交流感应电动机就是应用电磁驱动的原理工作的。简要介绍交流感应电动机的工作过程。

（三）课堂总结、点评

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）实例探究

☆涡流的应用

【例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就产生感应电流，感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属融化，把工件焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确的是（）

A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快

B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快

C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的

电阻小

D．工件上只有焊缝处温度升的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，电流变化的越快，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选项也正确。

答案：AD

★巩固练习

1．如图所示，一块长方形光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从板的左端沿中线向右端滚动，则（）A．铝环的滚动速度将越来越小

B．铝环将保持匀速滚动

C．铝环的运动将逐渐偏向条形磁铁的N极或S极

D．铝环的运动速率会改变，但运动方向将不会发生改变

答案：B

2．如图所示，闭合金属环从曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不计，曲面处在图示磁场中，则（）

A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于h

B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h

C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h

D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h

答案：BD

3．如图所示，在光滑水平面上固定一条形磁铁，有一小球以一定的初速度向磁铁方向运动，如果发现小球做减速运动，则小球的材料可能是（）

A．铁B．木

C．铜D．铝

答案：CD

4．如图所示，圆形金属环竖直固定穿套在光滑水平导轨上，

条形磁铁沿导轨以初速度v0向圆环运动，其轴线在圆环圆心，与

环面垂直，则磁铁在穿过环过程中，做______运动．（选填“加速”、

“匀速”或“减速”）

答案：减速

5．如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点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

答案：B

★课余作业

1、认真阅读教材。

2、思考并完成“问题与练习”中的习题。

3、收集“涡流的利用和防止”方面的资料，在课下交流。

★教学体会

思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。

★资料袋

1．利用涡流加热和熔炼金属

交变电流的磁场在金属内感应的涡流能产生热效应。这种加热方法与用燃料加热相比有很多优点，除课本所述外还有：加热效率高，达到50%~90%；加热速度快；用不同频率的交变电流可得到不同的加热深度，这是因为涡流在金属内不是均匀分布的，越靠近金属表面层电流越强，频率越高这种现象越显著，称为“趋肤效应”。

工业上把感应加热依频率分为四种：工频（50 Hz）；中频（0.5~8 kHz）；超音频（20~60 Hz）；高频（60~600 kHz）。工频交变电流直接由配电变压器提供；中频交变电流由三相电动机带动

中频发电机或用可控硅逆变器产生；超音频和高频交变电流由大功率电子管振荡器产生。

课本图16—41画的是无心式感应熔炉，用途是熔炼铸铁、钢、合金钢和铜、铝等有色金属.所用交变电流的频率要随坩锅能容纳的金属质量多少来选择，以取得最好的效果。例如：5 kg 的用20 kHz ，100 kg 的用2.5 kHz ，5 t 的用1 kHz 乃至50 kHz.

感应加热法也广泛用于钢件的热处理，如淬火、回火、表面渗碳等.例如齿轮、轴等只需要将表面淬火提高硬度、增加耐磨性，可以把它放入通有高频交流的空心线圈中，表面层在几秒钟内就可上升到淬火需要的高温，颜色通红，而其内部温度升高很少。然后用水或其他淬火剂迅速冷却就可以了.其他的热处理工艺可根据需要的加热深度选用中频或工频等。

2．涡流与节能炊具电磁灶

我们知道，把块状的金属放在变化的磁场中，或者让它在磁场中运动时，块状金属内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合回路，很像水的旋涡，叫涡电流，简称涡流.由于金属电阻小，所以涡流很强，（如图1所示）当交流电通过导线时，铁芯中就产生很强的涡流，这种强电流使铁芯发热，浪费电能.为了减少损失，电机、变压器等通常用具有绝缘层的薄硅钢片叠压制成铁芯，使回路电阻增大，减少涡流。

在各种电机、变压器中，涡流是有害的，我们要采取各种办法来减弱它，其实涡流也是可以利用的，工业上的高频感应炉就是利用涡流来熔化、冶炼金属的.这种冶炼方法速度快，温度容易控制，而且污染少，适应冶炼特种合金和特种钢。

涡流也可以应用于生活.本文将要介绍的电磁灶就是涡流在生活中的应用。

电磁灶首先把50 Hz 的交流电通过桥式整流装置改换成直流电，然后通过逆变器，转换成15 kHz ~50 kHz 的高频电流，此高频电流通过扁平螺旋形加热线圈（螺旋中心有圆环形磁芯）产生高频交变磁场，这个磁场的磁感线穿过非金属灶台面板进入烹饪铁锅底内，由于电磁感应产生电场，形成强大的涡流电流，发出大量的焦耳热，达到对食物加热的目的。

图1 图2

图2是电磁灶的内部电路.图中C 1为滤波电容，L 1为扼流圈，D 1和D 2为半导体高速二极管，L 2和C 2为高频转换电感和电容，C 2为调谐电容器，L 3为加热线圈，D 1D 2和L 2C 2组成逆变器，通过计算可知，加在D 1上的直流电流通过逆变器后在C 2上产生交流电压，其频率为：

f =1/2π22C L ，如果改变L 2和C 2的值可获得不同频率的交变电压，一般f 在15kHz~50kHz 之间。

从图3可知，C 2两端的电压加到L 3C 3（L 3有电阻R 3）的串联电路上，改变C 3，使R 3L 3C 3串联电路振动频率f 与C 2的频率f 相等，这样在L 3中的电流振幅最大，L 3中交变电流在铁锅底中的的振幅也最大，产生的涡流最强，电磁灶的热功率最大。

下面谈谈电磁灶给锅加热的情况，如图4为放在加热图上的锅底剖面图，B 是加热圈中电流产生的磁场，这个磁场从圆心沿径向分布。其磁感线分布形状如图5所示的伞形。B 的变化激起锅底内部产生涡流.根据右手定则可知，涡流方向如图5所示，形成一些同心圆。

图3 图4 图5

通过计算发现，锅底产生的热功率与交流电的频率平方成正比，与励磁线圈（加热线圈）的安匝数的平方成正比，所以电磁灶一般采用高频励磁。用16~20股直径为0.5 mm的铜丝绞合制成扁平螺旋线圈，以增加安匝数。铁的磁导率大，电阻也比铜、铝大些，在相同的频率和匝数下，产生的热功率比铜、铝大，所以一般采用铁锅，不用铜锅、铝锅.从图4可以看出涡流主要分布在锅底的表面，故锅底在保持机械强度的条件下可以做得很薄，同时为了减少空隙磁阻，锅底做成平底。

电磁灶加热温度在50~200 ℃范围内，功率在300~1200 W之间，电磁灶是通过锅底涡流发热，不存在热量在传递过程中的损耗，故热效率高达83%（普通电炉的热效率为52%），电磁灶的耗电量只有电炉的63%。

电磁灶是美国西屋电器公司于1971年最先研制成功的，以后经过日本厂商的努力，到80年代初才成为技术成熟的家电产品，我国也开发了这种新产品。它是一种安全、卫生、高效节能的炊具，是“现在厨房的标志”之一。

自感和涡流(含答案)

-、基础知识 (一)自感与涡流 1、自感现象 (1)概念：由于导体本身的电流变化而产生的电磁感应现象称为自感，由于自感而产生的 感应电动势叫做自感电动势. ⑵表达式：E = L 善 ⑶自感系数L 的影响因素：与线圈的大小、形状、匝数以及是否有铁芯有关. 2、涡流 当线圈中的电流发生变化时，在它附近的任何导体中都会产生感应电流，这种电流像水 中的旋涡，所以叫涡流. (1) 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 是阻碍导体的相对运动. ⑵电磁驱动：如果磁场相对于导体转动，在导体中会产生感应电流使导体受到安培力的 作用，安培力使导体运动起来. (3) 电磁阻尼和电磁驱动的原理体现了楞次定律的推广应用. (二)自感现象的分析 1、自感现象“阻碍”作用的理解 (1)流过线圈的电流增加时，线圈中产生的自感电动势与电流方向相反, 使其缓慢地增加. ⑵流过线圈的电流减小时， 线圈中产生的自感电动势与电流方向相同， 使其缓慢地减小. 线圈就相当于电源，它提供的电流从原来的 I L 逐渐变小. 2、自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化. (2) 通过线圈中的电流不能发生突变，只能缓慢变化. ⑶电流稳定时，自感线圈就相当于普通导体. (4)线圈的自感系数越大，自感现象越明显，自感电动势只是延缓了过程的进行，但它不 自感和涡流 阻碍电流的增加, 阻碍电流的减小,

能使过程停止，更不能使过程反向. 技巧点拨 在分析自感现象问题时，应注意电路的结构，弄清楚自感线圈 明确原电流的方向，再判断自感电流的方向及大小变化.同时注意, 忽略不计?在断开开关时，还要看线圈和用电器能否形成回路. 二、练习 接通S ,使电路达到稳定，灯泡 A 发光，则 —— 答案 AD 解析 在电路(a)中，灯A 和线圈L 串联，它们的电流相同，断开 电动势，阻碍原电流的减小，但流过灯A 的电流仍逐渐减小，从而灯A 只能渐渐变暗.在 电路(b)中，电阻R 和灯A 串联，灯A 的电阻大于线圈L 的电阻，电流则小于线圈 L 中 的电流，断开 S 时，电源不再给灯供电，而线圈产生自感电动势阻碍电流的减小，通过 R 、A 形成回路，灯A 中电流突然变大，灯 A 变得更亮，然后渐渐变暗，故 A 、D 正确. 2、如图所示，L 1、L 2、L 3是完全相同的灯泡，L 为直流电阻可忽略的自感线圈，电源内阻不 计，开关S 原来接通?现将开关 S 断开，则 D . L 3闪亮一下后恢复到原来的亮度 L 与用电器的串、并联关系, L 的自身电阻是不是能 1、如图(a)、(b)所示的电路中，电阻 R 和自感线圈 L 的电阻值都很小, 且小于灯 A 的电阻, A .在电路 ⑻中，断开S , A 将渐渐变暗 B .在电路 (a)中，断开S, A 将先变得更亮，然后渐渐变暗 C ?在电路 (b)中，断开S , A 将渐渐变暗 D ?在电路 (b)中，断开S , A 将先变得更亮，然后渐渐变暗 S 时，线圈上产生自感 A . L 1点亮，L 2变暗，最终两灯一样亮 B . L 2闪亮一下后恢复到原来的亮度 C . L 3变暗一下后恢复到原来的亮度

涡流现象及其应用检测试题(含答案和解释)

涡流现象及其应用检测试题(含答案和解释) 1.7 涡流现象及其应用每课一练（粤教版选修3-2） 1．(双选)下列哪些仪器是利用涡流工作的( ) A．电磁炉 B．微波炉 C．金属探测器 D．电饭煲答案AC 2．(双选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成的，而不是采用一整块硅钢，这是为了( ) A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大铁芯中的电阻，以产生更多的热量 D．增大铁芯中的电阻，以减小发热量答案BD 解析不使用整块硅钢而是采用很薄的硅钢片，这样做的目的是增大铁芯中的电阻，来减少电能转化成铁芯的内能，提高效率，是防止涡流而采取的措施． 3．下列关于涡流的说法中正确的是( ) A．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 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答案 A 解析涡流就是一种感应电流，同样是由于磁通量的变化产生的． 4．如图8所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)( ) 图8 A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大D．无法判定答案 B 解析金属球在通电线圈产生的磁场中运动，金属球中产生涡流，故金属球要受到安培力作用，阻碍它的相对运动，做阻尼振动． 5．(双选)如图9所示是电表中的指针和电磁阻尼器，下列说法中正确的是( ) 图9 A．2是磁铁，在1中产生涡流 B．1是磁铁，在2中产生涡流 C．该装置的作用是使指针能够转动 D．该装置的作用是使指针能很快地稳定答案AD 解析这是涡流的典 型应用之一．当指针摆动时，1随之转动，2是磁铁，那么在1中产生涡流，2对1的安培力将阻碍1的转动．总之不管1向哪个方向转动，2对1的效果总起到阻尼作用．所以它能使指针很快地稳定下来． 6．如图10所示，矩形线圈放置在水平薄木板上，有两块相同的蹄形磁铁，四个磁极之间的距离相等，当两块磁铁匀速向右通过线圈时，线圈仍静止不动，那么线圈受到木板的摩擦力方向是( ) 图10 A．先向左，后向右 B．先向左，后向右，再向左 C．一直向右 D．一直向左答案 D 解析根据楞次定律的“阻碍变化”知“来拒去

六、自感现象涡流

涡流课后练习 1．自主思考——判一判 (1)涡流也是一种感应电流。(√) (2)导体中有涡流时，导体本身会产热。(√) (3)利用涡流制成的探雷器可以探出“石雷”。(×) (4)电磁阻尼和电磁驱动均遵循楞次定律。(√) (5)电磁阻尼发生的过程中，存在机械能向内能的转化。(√) (6)电磁驱动时，被驱动的导体中有感应电流。(√) 2．下列做法中可能产生涡流的是() A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 解析：选D涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化。而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确。 3．[多选]变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一整块硅钢，这是为了() A．增大涡流，提高变压器的效率 B．减小涡流，提高变压器的效率 C．增大涡流，减小铁芯的发热量 D．减小涡流，减小铁芯的发热量 解析：选BD涡流的主要效应之一就是发热，而变压器的铁芯发热，是我们不希望出现的。所以不采用整块硅钢，而采用薄硅钢片叠压在一起，目的就是减小涡流，从而减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率。故B、D正确。 4．金属探测器已经广泛应用于安检场所，下列关于金属探测器的说法正确的是() A．金属探测器可用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中 B．金属探测器探测地雷时，探测器的线圈中产生涡流 C．金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流 D．探测过程中金属探测器与被测物体相对静止与相对运动的探测效果相同 解析：选C金属探测器只能探测金属，不能用于食品生产，防止细小的砂石颗粒混入食品中，故A错误；金属探测器探测金属时，被测金属中感应出涡流，故B错误，C正确；探测过程中金属探测器应与被测物体相对运动，相对静止时无法得出探测效果，故D

人教版物理选修1-1第三章第六节自感现象涡流同步训练C卷(考试)

人教版物理选修1-1第三章第六节自感现象涡流同步训练C卷（考试） 姓名:________ 班级:________ 成绩:________ 一、选择题(共计15小题) (共15题；共30分) 1. （2分）(2019·扬州模拟) 如图所示电路中，电源电动势为E（内阻不计），线圈L的自感系数较大，电阻不计．电容器C的电容足够大，以下判断正确的是（） A . 闭合S，电路稳定后，电容器两端电压为E B . 闭合S，电路稳定后，电容器的a极板带正电 C . 断开S的瞬间，灯泡A不会闪亮 D . 断开S的瞬间，灯泡B立即熄灭 【考点】 2. （2分） (2019高二下·三明月考) 电感和电容对交流电的阻碍作用的大小不但跟电感、电容本身有关，还跟交流电的频率有关，下列说法中正确的是（） A . 电感是通直流、阻交流，通高频、阻低频 B . 电容是通直流、阻交流，通高频、阻低频 C . 电感是通直流、阻交流，通低频、阻高频 D . 电容是通交流、隔直流，通低频、阻高频 【考点】

3. （2分） (2015高二下·福州期中) 如图所示，带铁芯的电感线圈的电阻与电阻器R的阻值相同，A1和A2是两个完全相同的电流表，则下列说法中正确的是（） A . 闭合S瞬间，电流表A1示数小于A2示数 B . 闭合S瞬间，电流表A1示数等于A2示数 C . 断开S瞬间，电流表A1示数大于A2示数 D . 断开S瞬间，电流表A1示数小于A2示数 【考点】 4. （2分）(2017·深圳模拟) 在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡，L为自感线圈，E为电源，S为开关．关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（） A . 合上开关，a先亮，b逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭 B . 合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭 C . 合上开关，b先亮，a逐渐变亮；断开开关，a、b同时熄灭 D . 合上开关，a、b同时亮；断开开关，b先熄灭，a后熄灭 【考点】

2019第1章第7节涡流现象及其应用语文

第七节涡流现象及其应用 ．了解涡流加热，涡流制动， 1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流． 2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大． [再判断] 1．涡流有热效应，但没有磁效应．(×) 2．把金属块放在变化的磁场中可产生涡流．(√) 3．涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×) [后思考] 如图1-7-1所示，垂直金属圆环的一个匀强磁场在逐渐变化，金属圆环上能否产生感应电流？ 图1-7-1 【提示】有感应电流． [合作探讨] 如图1-7-2，将通有变化电流的导线绕在铁块上． 图1-7-2 探讨1：请问铁块中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？ 【提示】有．变化的电流产生变化的磁场，根据楞次定律可知铁块中产生

感应电流，它的形状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．探讨2：在上述过程中伴随着哪些能量转化？ 【提示】电能转化为磁场能，磁场能最终转化为内能． [核心点击] 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 (1)电流强：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． (2)功率大：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． 3．能量转化 伴随着涡流现象，常见以下两种能量转化． (1)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； (2)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． 1．如图1-7-3所示，一闭合金属圆环用绝缘细线挂于O点，将圆环拉离平衡位置并释放，圆环摆动过程中(环平面与磁场始终保持垂直)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1-7-3 A．圆环向右穿过磁场后，还能摆至原来的高度 B．在进入和离开磁场时，圆环中均有感应电流 C．圆环进入磁场后，离最低点越近速度越大，感应电流也越大 D．圆环最终将静止在最低点

高中物理-自感和涡流精讲精练

高中物理-自感和涡流精讲精练 一、自感和涡流 1．自感现象：当导体中电流发生变化时,导体本身就产生感应电动势,这个电动势总是阻碍导体中原来电流的变化,这种由于导体本身电流发生变化而产生的电磁感应现象叫自感现象． 2．自感电动势：在自感现象中产生的感应电动势E＝L ΔI Δt ,其中L叫自感系 数,它与线圈的大小、形状、圈数以及是否有铁芯有关,自感系数的单位是亨利(H),1 mH＝10－3H,1 μH＝10－6H. 3．涡流 当线圈中的电流发生变化时,在它附近的任何导体中都会产生像水的漩涡状的感应电流． (1)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． (2)电磁驱动：如果磁场相对于导体转动,在导体中会产生感应电流,使导体受到安培力的作用,安培力使导体运动起来．交流感应电动机就是利用电磁驱动的原理工作的． 例题1． (多选)如图所示,L是自感系数很大的线圈,但其自身的电阻几乎为零．A和B是两个完全相同的灯泡,则下列说法中正确的有( ) A．当开关S闭合瞬间,A、B两灯同时亮,最后B灯熄灭 B．当开关S断开瞬间,A、B两灯同时熄灭 C．当开关S断开瞬间,a点电势比b点电势低 D．当开关S断开瞬间,流经灯泡B的电流是由a到b 解析：选AD.开关S闭合瞬间,线圈L对电流有阻碍作用,则相当于灯泡A与B串联,因此同时亮,且亮度相同,稳定后B被短路熄灭,选项A正确；稳定后当开关S断开后,A马上熄灭,由于自感,线圈中的电流只能慢慢减小,其相当于电源,左端电势高,与灯泡B构成闭合回路放电,流经灯泡B的电流是由a到b,B闪一下

再熄灭,选项D正确,B、C错误． 考点三自感现象的理解及应用 1．自感现象的四大特点 (1)自感电动势总是阻碍导体中原电流的变化． (2)通过线圈中的电流不能发生突变,只能缓慢变化． (3)电流稳定时,自感线圈就相当于普通导体． (4)线圈的自感系数越大,自感现象越明显,自感电动势只是延缓了过程的进行,但它不能使过程停止,更不能使过程反向． 2．自感中“闪亮”与“不闪亮”问题 与线圈串联的灯泡与线圈并联的灯泡 电路图 通电时电流逐渐增大,灯泡逐渐变亮电流突然增大,然后逐渐减小达到稳定 断电时电流逐渐减小,灯泡逐渐变暗,电 流方向不变 电路中稳态电流为I1、I2：①若 I 2 ≤I1,灯泡逐渐变暗；②若I2＞I1, 灯泡闪亮后逐渐变暗．两种情况灯 泡中电流方向均改变. 1．(多选)如图甲、乙所示,电路中的电阻R和自感线圈L的电阻值都很小,且小于灯泡A的电阻,接通S,使电路达到稳定,灯泡A发光,则( ) A．在电路甲中,断开S后,A将逐渐变暗 B．在电路甲中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗 C．在电路乙中,断开S后,A将逐渐变暗 D．在电路乙中,断开S后,A将先变得更亮,然后才逐渐变暗

物理粤教选修3-2课后作业第1章-第7节涡流现象及其应用

1．(双选)(2013·宁德期末)在世博会期间，在入沪的交通路口，飞机场等设有安检门，利用涡流来探测人身上携带的金属物品，安检门中接有线圈，线圈中通入交变电流．关于其工作原理，以下说法正确的是() A．人身上携带的金属物品会被地磁场磁化，在线圈中产生感应电流 B．人体在线圈交变电流产生的磁场中运动，产生感应电动势并在金属物品中产生感应电流 C．线圈产生的交变磁场会在金属物品中产生交变的感应电流 D．金属物品中感应电流产生的交变磁场会在线圈中产生感应电流 【解析】地磁场很弱，一般金属物品不一定能被磁化，即使金属物品被磁化磁性也很弱，作为导体的人体电阻很大，且一般不会与金属物品构成回路，故A、B错误．安检门利用涡流探测金属物品的工作原理是：线圈中交变电流产生交变磁场，使金属物品中产生涡流，故C正确．该涡流产生的磁场又会在线圈中产生感应电流．而线圈中交变电流的变化可以被检测到，故D正确，答案为C、D. 【答案】CD 2．(2012·湛江检测)如图1－7－5所示，在光滑绝缘水平面上，有一铝质圆形金属球以一定的初速度通过有界匀强磁场，则从球开始进入磁场到完全穿过磁场的过程中(磁场宽度大于金属球的直径)，小球() 图1－7－5 A．整个过程做匀速运动 B．进入磁场过程中球做减速运动，穿出过程中球做加速运动 C．整个过程都做减速运动 D．穿出时的速度一定小于初速度

【解析】小球的运动主要研究两个阶段．一是球进入磁场的过程，由于穿过小球的磁通量增加，在球内垂直磁场的平面上产生涡流，有电能产生．而小球在水平方向上又不受其他外力，所以产生的电能只能是由球的机械能转化而来，由能的转化与守恒可知，其速度减小；二是穿出磁场的过程，同理可知速度进一步减小，故选项D 正确． 【答案】 D 3．(2013·东莞检测)高频感应炉是用来熔化金属并对其进行冶炼的，如图1－7－6所示为高频感应炉的示意图，冶炼炉内装入被冶炼的金属，线圈中通入高频交变电流，这时被冶炼的金属就会被熔化．这种冶炼方法速度快，温度容易控制，并能避免有害杂质混入被炼金属中，因此适用于冶炼特种金属．该炉的加热原理是() 图1－7－6 A．利用线圈中电流产生的焦耳热 B．利用红外线 C．利用交变电流产生的交变磁场在炉内金属中产生涡流 D．利用交变电流的交变磁场所激发的电磁波 【解析】高频感应炉外绕有线圈，当线圈同大功率高频电源接通时，高频交变电流在线圈内激发出很强的高频交变磁场，这时放在炉内被冶炼的金属因电磁感应而产生涡流，释放出大量的热量，结果使自身熔化． 【答案】 C 4．如图1－7－7所示，一块长方体光滑铝板水平放在桌面上，铝板右端拼接一根与铝板等厚的条形磁铁，一质量分布均匀的闭合铝环以初速度v从铝板的左端沿中线向右端滚动，则()

高二物理第三章《自感现象涡流》知识点

高二物理第三章《自感现象涡流》知识点 高二物理第三章《自感现象涡流》知识点 1、电磁炉原理： 电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的 磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。 电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板(结晶玻璃)，台面下边装有高频感应加热线圈(即励磁线圈)、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。 其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电 加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。 其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电 磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能 向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。 概述 电磁炉按感应线圈中的电流频率分为低频和高频两大类，相比较高频电磁灶受热效率高，比较省电。 按样式分类，可以分以下三种。 台式电磁炉：分为单头和双头两种，具有摆放方便、可移动性强等优点。因为价格低较受欢迎。 埋入式电磁炉：是将整个电磁炉放入橱柜面内，然后在台面上挖个洞，使灶面与橱柜台面成一个平面。业内专家认为这种安装方法

只求美观，但不科学，很大一部分消费群体把电磁炉当做火锅，埋 入式炒菜并不方便。 嵌入式电磁炉：可适应不同锅具的需要，不再对锅具有特殊要求。 3、涡流，涡流，就是旋涡一样的电流。 高中是人生中的关键阶段，大家一定要好好把握高中，编辑老师为大家整理的高二物理第三章知识点，希望大家喜欢。

互感和自感、涡流

互感和自感、涡流 【学习目标】 1、知道什么是互感现象和自感现象。 2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。 3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。 4、知道涡流是如何产生的，知道涡流对人类有利和有害的两方面，以及如何利用涡流和防止涡流。 【要点梳理】 要点一、互感现象 两个线圈之间没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感，产生的感应电动势叫互感电动势。 要点诠释： （1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 （2）互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。 （3）在电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，应设法减小电路间的互感。 要点二、自感现象 1．实验 如图甲所示，首先闭合S 后调节R ，使12A A 、亮度相同，然后断开开关。再次闭合S ，灯泡2A 立刻发光，而跟线圈L 串联的灯泡1A 却是逐渐亮起来的。 如图乙所示电路中，选择适当的灯泡A 和线圈L ，使灯泡A 的电阻大于线圈L 的直流电阻。断开S 时，灯A 并非立即熄灭，而是闪亮一下再逐渐熄灭。 图甲实验叫通电自感。在闭合开关S 的瞬间，通过线圈L 的电流发生变化而引起穿过线圈L 的磁通量发生变化，线圈L 中产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，通过灯泡1A 的电流只能逐渐增大，所以1A 只能逐渐变亮。 图乙实验叫断电自感。断开S 的瞬间，通过线圈L 的电流减弱，穿过线圈的磁通量很快减小，线圈L 中出现感应电动势。虽然电源断开，但由于线圈L 中有感应电动势，且和A 组成闭合电路，使线圈中的电流反向流过灯A ，并逐渐减弱。由于L 的直流电阻小于灯A 的电阻，其原电流大于通过灯A 的原电流，故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。 2．结论

最新人教版高中物理选修1-1《自感现象 涡流》教案.doc

第六节自感现象涡流 教学目标： 1、了解什么是自感现象、自感系数和涡流，知道影响自感系数大小的因素。 2、了解自感现象的利用和危害的防止。 3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原理。 4、利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物理知识应用于生活的过程。 5、体会科技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。教学过程： 一、学习新知识 1、电磁感应现象原理：E1==Δφ/Δt 提问 2、自感现象 演示1（图36-2）- 演示2（图36-3）- 自感作用：电路中的自感作用是阻碍电流变化。 3、电感器线圈演示讲解 自感（系数）：匝数越多，自感系数越大；加如铁芯，自感系数增大。 作用：有阻碍交流的作用 实例：变压器（即互感器）、日光灯电子镇流器个例分析 危害：城市无轨电车弓型拾电器电弧火花-烧蚀开关、危及行人。 4、涡流及其应用 现象：阻尼摆演示-设问-探究-释疑 概念及成因：空间磁通量变化，空间中的导体就会感应出电流，即涡流。 应用： 变压器硅钢片设计原理： --- 解释：为什么变压器要有冷却装置？ 电磁炉发热原理： 金属探测器： 危害：使得变压器及电机铁芯内感应涡流，发热，影响绝缘性能乃至导致火灾事

故。 防止办法：铁芯分片组叠，并彼此绝缘。 二、巩固新知识 1、小结：自感-涡流-现象-规律-应用 2、阅课文：P78-81 3、练习：（课本）P81—1、2（讲）、3（提示：自感系数因素）、4（启发分析）、5（启发讲述） 4、作业： 后记： 1、电磁炉原理： 电磁炉是应用电磁感应原理对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。 电磁炉加热原理如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。 其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热源。 概述 电磁灶是应用电磁感应原理进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。它使用起来非常方便，可用来进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。特点：效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生，烹饪时加热

集肤效应及深度计算及涡流的相关知识

定义 集肤效应(skin effect)又叫趋肤效应,表皮效应，当交变电流通过导体时，电流将趋于导体表面流过，这种现象叫集肤效应。电流以较高的频率在导体中传导时，会聚集于导体表层，而非平均分布于整个导体的截面积中。频率越高，趋肤效用越显著。 原理 因为当导线流过交变电流时，根据楞次定律会在导线内部产生涡流,与导线中心电流方向相反,。由于导线中心较导线表面的磁链大，在导线中心处产生的电动势就比在导线表面附近处产生的电动势大。这样作用的结果，电流在表面流动，中心则无电流，这种由导线本身电流产生之磁场使导线电流在表面流动。 集肤效应是电磁学，涡流学（涡旋电流）的术语。这种现象是由通电铁磁性材料，靠近未通电的铁磁性材料，在未通电的铁磁性材料表面产生方向相反的磁场，有了磁场就会产生切割磁力线的电流，这个电流就是所谓的涡旋电流，这个现象就是集肤效应。 计算公式 我们可以计算交变电流集肤效应的深度：δ=1/sqrt(1/2*w*σ*μ) 其中，w是交流电频率，σ是导体电导率，μ是导体磁通率（相对磁导率）。 16MnC5按低碳合金钢σ为1.4*10-7欧/厘米；μ按500计算，w按目前使用的17kHz计算δ=1/sqrt(1/2*w*σ*μ) =13.68mm，目前齿套最厚处为9mm。 如用公式 则δ=δ=56.4 √（p/u r f）=1.23mm 涡流百度百科 涡流抑制 大块的导体在磁场中运动或处在变化的磁场中，都要产生感应电动势,形成涡流，引起较大

的涡流损耗。为减少涡流损耗，常将铁心用许多铁磁导体薄片（例如硅钢片）叠成，这些薄片被分开呈梯形状，表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物。磁场穿过薄片的狭窄截面时，涡流被限制在沿各片中的一些狭小回路流过，这些回路中的净电动势较小，回路的长度较大，再由于这种薄片材料的电阻率大，这样就可以显著地减小涡流损耗。所以，交流电机、电器中广泛采用叠片铁心。 当然，在生产和生活中，有时也要避免涡流效应。如电机、变压器的铁芯在工作时会产生涡流，增加能耗，并导致变压器发热。要减少涡流，可采用的方法是把整块铁芯改成用薄片叠压的铁芯，增大回路电阻，削弱回路电流，减少发热损失。

最新人教版选修1-1高中物理§3.6 自感现象涡流教学设计

第六节自感现象涡流 教目标： 1、了解什么是自感现象、自感系和涡流，知道影响自感系大小的因素。 2、了解自感现象的利用和危害的防止。 3、初步了解日光灯、电磁炉等家用电器工作的自感原。 4、利用对自感现象的想象培养想象能力，体验将物知识应用于生活的过程。 5、体会技成果对生活的广泛影响，培养对涡流现象的广泛、神奇的应用产生兴趣。 教过程： 一、习新知识 1、电磁感应现象原：E1==Δφ/Δ提问 2、自感现象 演示1（图36-2）- 演示2（图36-3）- 自感作用：电路中的自感作用是阻碍电流变。 3、电感器线圈演示讲解 自感（系）：匝越多，自感系越大；加如铁芯，自感系增大。 作用：有阻碍交流的作用 实例：变压器（即互感器）、日光灯电子镇流器个例分析 危害：城市无轨电车弓型拾电器电弧火花-烧蚀开关、危及行人。 4、涡流及其应用 现象：阻尼摆演示-设问-探究-释疑 概念及成因：空间磁通量变，空间中的导体就会感应出电流，即涡流。 应用： 变压器硅钢片设计原： --- 解释：为什么变压器要有冷却装置？ 电磁炉发热原： 金属探测器： 危害：使得变压器及电机铁芯内感应涡流，发热，影响绝缘性能乃至导致火

灾事故。 防止办法：铁芯分片组叠，并彼此绝缘。 二、巩固新知识 1、小结：自感-涡流-现象-规律-应用 2、阅课文：P78-81 3、练习：（课本）P81—1、2（讲）、3（提示：自感系因素）、4（启发分析）、5（启发讲述） 4、作业： 后记： 1、电磁炉原： 电磁炉是应用电磁感应原对食品进行加热的。电磁炉的炉面是耐热陶瓷板，交变电流通过陶瓷板下方的线圈产生磁场，磁场内的磁力线穿过铁锅、不锈钢锅等底部时，产生涡流，令锅底迅速发热，达到加热食品的目的。 电磁炉加热原如图所示，灶台台面是一块高强度、耐冲击的陶瓷平板（结晶玻璃），台面下边装有高频感应加热线圈（即励磁线圈）、高频电力转换装置及相应的控制系统，台面的上面放有平底烹饪锅。 其工作过程如下：电流电压经过整流器转换为直流电，又经高频电力转换装置使直流电变为超过音频的高频交流电，将高频交流电加在扁平空心螺旋状的感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场。其磁力线穿透灶台的陶瓷台板而作用于金属锅。在烹饪锅体内因电磁感应就有强大的涡流产生。涡流克服锅体的内阻流动时完成电能向热能的转换，所产生的焦耳热就是烹调的热。 概述 电磁灶是应用电磁感应原进行加热工作的，是现代家庭烹饪食物的先进电子炊具。它使用起非常方便，可用进行煮、炸、煎、蒸、炒等各种烹调操作。特点：效率高、体积小、重量轻、噪音小、省电节能、不污染环境、安全卫生，烹饪时加热均匀、能较好地保持食物的色、香、味和营养素，是实现厨房现代不可缺少的新型电子炊具。电磁灶的功率一般在700--1800W左右。

知识讲解 互感和自感、涡流

互感和自感、涡流 编稿：张金虎 审稿：代洪 【学习目标】 1、知道什么是互感现象和自感现象。 2、知道自感系数是表示线圈本身特征的物理量，知道它的单位及其大小的决定因素。 3、能够通过电磁感应部分知识分析通电、断电自感现象的原因。 4、知道涡流是如何产生的，知道涡流对人类有利和有害的两方面，以及如何利用涡流和防止涡流。 【要点梳理】 要点一、互感现象 两个线圈之间没有导线相连，但当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场会在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象称为互感，产生的感应电动势叫互感电动势。 要点诠释： （1）互感现象是一种常见的电磁感应现象，它不仅发生于绕在同一铁芯上的两个线圈之间，而且可以发生于任何相互靠近的电路之间。 （2）互感现象可以把能量从一个电路传到另一个电路。变压器就是利用互感现象制成的。 （3）在电子电路中，互感现象有时会影响电路的正常工作，应设法减小电路间的互感。 要点二、自感现象 1．实验 如图甲所示，首先闭合S 后调节R ，使12A A 、亮度相同，然后断开开关。再次闭合S ，灯泡2A 立刻发光，而跟线圈L 串联的灯泡1A 却是逐渐亮起来的。 如图乙所示电路中，选择适当的灯泡A 和线圈L ，使灯泡A 的电阻大于线圈L 的直流电阻。断开S 时，灯A 并非立即熄灭，而是闪亮一下再逐渐熄灭。 图甲实验叫通电自感。在闭合开关S 的瞬间，通过线圈L 的电流发生变化而引起穿过线圈L 的磁通量发生变化，线圈L 中产生感应电动势，这个感应电动势阻碍线圈中电流的增大，通过灯泡1A 的电流只能逐渐增大，所以1A 只能逐渐变亮。 图乙实验叫断电自感。断开S 的瞬间，通过线圈L 的电流减弱，穿过线圈的磁通量很快减小，线圈L 中出现感应电动势。虽然电源断开，但由于线圈L 中有感应电动势，且和A 组成闭合电路，使线圈中的电流反向流过灯A ，并逐渐减弱。由于L 的直流电阻小于灯A 的电阻，其原电流大于通过灯A 的原电流，故灯闪亮一下后才逐渐熄灭。

涡流现象及其应用

第七节涡流现象及其应用 [学习目标]1.认识什么是涡流，理解涡流的成因及本质．(重点)2.了解涡流加热，涡流制动，涡流探测在生产、生活和科技中的应用．(重点)3.了解在生产、生活中避免或减少涡流的方法．(难点) 一、涡流现象 1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生的感应电流． 2．影响涡流大小的因素：导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，涡流就越大． 二、涡流现象的应用与防止 1．涡流的应用 (1)电磁灶：电磁灶是涡流现象在生活中的应用，采用了磁场感应涡流的加热原理． (2)感应加热：在感应炉中，有产生高频电流的大功率电源和产生交变磁场的线圈，其工作原理也是涡流加热． (3)涡流制动：当导体在磁场中运动时，会在导体中激起涡流，涡流与磁场相互作用产生一个动态阻尼力，从而提供制动力矩阻碍导体的运动． (4)涡流探测：通有交变电流的探测线圈，产生交变磁场，当靠近金属物时，在金属物中激起涡流，隐蔽金属物的等效电阻、电感也会反射到探测线圈中，改变通过探测线圈电流的大小和相位，从而探知金属物． 2．涡流的防止 (1)原理：缩小导体的体积，增大材料的电阻率． (2)事例：电机和变压器的铁芯用硅钢片叠压而成． (3)目的：减少电能损失．

1．思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)涡流有热效应，但没有磁效应．(×) (2)把金属块放在变化的磁场中可产生涡流．(√) (3)涡流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×) (4)金属探测器是利用涡流现象．(√) (5)电表线圈用铝框作线圈骨架不是利用涡流现象．(×) 2．如图所示，金属球(铜球)下端有通电的线圈，今把小球拉离平衡位置后释放，此后关于小球的运动情况是(不计空气阻力)() A．做等幅振动 B．做阻尼振动 C．振幅不断增大 D．无法判定 B[小球在通电线圈磁场中运动，小球中产生涡流，故小球要受到安培力作用阻碍它的相对运动，做阻尼振动，故振幅越来越小，A、C、D错误，B正确．] 3．下列做法中可能产生涡流的是() A．把金属块放在匀强磁场中 B．让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C．让金属块在匀强磁场中做变速运动 D．把金属块放在变化的磁场中 D[涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化．而A、B、C 中穿过金属块的磁通量不变化，所以A、B、C错误，把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化，有涡流产生，所以D正确．]

互感和自感、涡流

互感和自感涡流 知识要点： 一、互感现象 两个相邻的线圈，当一个线圈中的电流变化时在另一个线圈中产生感应电动势，这种现象叫做互感。这种感应电动势叫做互感电动势。变压器就是利用互感现象制成的。 二、自感现象 1 ?自感：当一个线圈中的电流变化时，它所产生的变化的磁场在它本身激发出感应电动势，这种现象叫做自感，相应的电动势叫做自感电动势。 2 ?典型电路： t 自感电动势方向服从楞次定律，即感应电流总是阻碍原电流的变化。 4?自感系数：公式E L—中的L叫做自感系数，简称自感或电感。自感系数与线圈 t 的大小、形状、匝数以及是否有铁芯等因素有关。 三、涡流 1 ?定义：块状金属在磁场中运动，或者处在变化的磁场中，金属块内部会产生感应电流，这种电流在整块金属内部自成闭合回路，叫做涡流。 2 ?热效应：金属块中的涡流要产生热量。如果磁通量变化率大，金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量很多。利用涡流的热效应可以制成高频感应炉、高频焊接、电磁炉等感应加热设备。变压器、电机铁芯中的涡流热效应不仅损耗能量，严重时还会使设备烧毁?为减少涡流，变压器、电机中的铁芯都是用很薄的硅钢片叠压而成。 3 ?磁效应：块状导体在磁场中运动时，产生的涡流使导体受到安培力，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。电磁仪表中的电磁阻尼器就是根据涡流磁效应制成的 4 ?机械效应：磁场相对于导体转动，导体中的感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体运动起来，这种作用称为电磁驱动。交流感应电动机、磁性式转速表就是利用电磁驱动的原理工作的。 课堂练习 1 ?（海南）在如图所示的电路中，a、b为两个完全相同的灯泡， S为开关。关于两灯泡点亮和熄灭的先后次序，下列说法正确的是（ A ?合上开关，a先亮，b后亮；断开开关，a、b同时熄灭 B ?合上开关，b先亮，a后亮；断开开关，a先熄灭，b后熄灭

涡流现象

《涡流现象及其应用》教学设计 广州市花都区实验中学物理科陈丽华 ★新课标要求 （一）知识与技能 1．知道涡流是如何产生的。 2．知道涡流对我们有不利和有利的两方面，以及如何利用和防止。 3．知道电磁阻尼和电磁驱动。 （二）过程与方法 培养学生客观、全面地认识事物的科学态度。 （三）情感、态度与价值观 培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题。 ★教学重点 1．涡流的概念及其应用。 2．电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学难点 电磁阻尼和电磁驱动的实例分析。 ★教学方法 通过演示实验，引导学生观察现象、分析实验 ★教学用具： 电机、变压器铁芯、演示涡流生热装置（可拆变压器）、电磁阻尼演示装置（示教电流表、微安表、弹簧、条形磁铁），电磁驱动演示装置（U形磁铁、能绕轴转动的铝框）。 ★教学过程 （一）引入新课 教师：出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？ 学生：它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。 教师：为什么要这样做呢？用一个整块的金属做铁心不是更省事儿？学习了涡流的知识，同学们就会知道其中的奥秘。 （二）进行新课 1、涡流 教师：［演示1］涡流生热实验。 在可拆变压器的一字铁下面加一块厚约2 mm的铁板，铁板垂直于铁芯里磁感线的方向。在原线圈接交流电。几分钟后，让学生摸摸铁芯和铁板，比较它们的温度，报告给全班同学。 学生：铁板的温度比铁芯高。 教师：为什么铁芯和铁板会发热呢？原来在铁芯和铁板中有涡流产生。安排学生阅读教材，了解什么叫涡流？ 学生：当线圈中的电流发生变化时，这个线圈附近的导体中就会产生感应电流。这种电流看起来很像水的旋涡，所以叫做涡流。 师生共同活动：分析涡流的产生过程。 分析：如图所示，线圈接入反复变化的电流，某段时间内， 若电流变大，则其磁场变强，根据麦克斯韦理论，变化的磁场 激发出感生电场。导体可以看作是由许多闭合线圈组成的，在

自感和涡流专题

i 1 L S i 2 自感现象 1.如图所示电路中，A 、B 是相同的两小灯．L 是一个带铁芯的线圈，电阻可不计．调节 R ，电路稳定时两灯都正常发光，则在开关合上和断开时( ) A ．两灯同时点亮、同时熄灭． B ．合上 S 时，B 比 A 先到达正常发光状态． C ．断开 S 时，A 灯会突然闪亮一下后再熄灭． D ．断开 S 时，A 、B 两灯都不会立即熄灭，通过 A 、B 两灯的电流方向都与原电流方向相同． 2．如图所示的电路中，L 1、L 2是完全相同的灯泡，线圈L 的自感系数较大，它的电阻与定值电阻R 相等。下列说法正确的是（ ） A ．闭合开关S 时，L 1先亮、L 2后亮，最后它们一样亮 B ．闭合开关S 时，L 1、L 2始终一样亮 C ．断开开关S 时，L 2立刻熄灭、L 1 过一会才熄灭 D ．断开开关S 时，L 2 、L 1 都要过一会才熄灭 3．如图所示，开关 S 闭合且达到稳定时，小灯泡能正常发光．则当闭合 S 和断开 S 的瞬间能观察到的 打开着，电流 I 0=E/2R,今合下电键将一个电阻器短路,于是线圈中有自感电动势产生，这自感电动势 （ ） A ．有阻碍电流的作用，最后电流由 I 0 减小为零． B ．有阻碍电流的作用，最后电流总小于 I 0． C ．有阻碍电流增大作用，因而电流保持为 I 0 不变． D ．有阻碍电流增大作用，但电流最后还是要增大到 2I 0． 6．如图所示，A 和 B 是电阻为 R 的电灯，L 是自感系数较大内阻不计的线圈，当 S 1 闭合、S 2 断开且电路稳定时，A 、B 亮度相同，再闭合 S 2，待电路稳定后将 S 1 断开，下列说法中正确的是（ ） A ．B 灯立即熄灭 B ．A 灯先亮一下后再熄灭 C ．有电流通过 B 灯，方向为 c →d D ．有电流通过 A 灯，方向为 a →b 7．如图甲所示电路，S 是闭合的，此时流过线圈 L 的电流为 i 1，流过灯泡 A 的电流为 i 2，且 i 1>i 2， 在 t 1 时刻将 S 断开，那么流过灯泡的电流随时间变化的图象是( ) 现象分别是( ) A ．小灯泡慢慢亮；小灯泡立即熄灭B ．小灯泡立即亮；小灯泡立即熄灭 C ．小灯泡慢慢亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 D ．小灯泡立即亮；小灯泡比原来更亮一下再慢慢熄灭 4. 如图所示，A 、B 是两盏完全相同的白炽灯，L 是电阻不计的电感线圈，如果断开开关 S 1，接通 A i 1 i 2 －i 2 －i 1 A 甲 i 1 i 2 －i 2 －i 1 B i 1 i 2 －i 2 －i 1 乙 i 1 i 2 －i 2 －i 1 D S 2，A 、B 两灯都能同样发光。如果最初 S 1 是接通的， S 2 是断开的。那么，可能出现的情况是（ ） A.刚一接通 S 2，A 灯就立即亮，而 B 灯则迟延一段时间才亮； B.刚接通 S 2 时，线圈 L 中的电流为零； C.接通 S 2 以后，A 灯变亮，B 灯由亮变暗； D.断开 S 2 时，A 灯立即熄灭，B 灯先亮一下然后熄灭。 5.如图所示电路，多匝线圈的电阻和电池的内电阻可以忽略，两个电阻器的阻值都是 R ．电键 S 原来 i t 1 t i t 1 t i t 1 t i t 1 t

涡电流及其典型效应

涡电流及其典型效应 在许多电磁设备中常有大块的金属存在,当这些金属块在某方向上处在变化的磁场中或相对于磁场运动时,则在绕此方向为轴的平面内会有涡旋电场;因而在其内部以此为轴形成涡旋电流,简称为涡流,有时亦称付科电流.由于大块金属的电阻较小,因而涡流往往可达到非常大的强度.对于涡流,有三种典型的效应,下面分别介绍。 5.1热效应 强大的涡流在金属内流动时,会释放出大量的焦耳热.工业上利用这种热效应,将通有大功率高频交变电流的特制线圈绕在冶金坩埚的外缘,从而制成高频感应电炉来冶炼金属.但涡流所产生的热效应在电机、变压器等工程技术中却是非常有害的,因而采用与磁通横向的彼此绝缘的迭压硅钢片作为铁芯,以减少涡流损耗及磁滞损耗。 5.2机械效应——电磁阻尼与电磁驱动 金属与磁铁之间发生相对运动时,金属内部会产生涡流,涡流是由于它们之间发生相对运动而引起的,因而涡流是会阻碍它们之间的相对运动的,这就是涡流的机械效应。 一方面,若将铜片或铝片悬挂在电磁铁的两极之间作为一个摆,当电磁铁的励磁线圈未通电时,铜片或铝片可以自由摆动,需经过较长的时间才能停下来.但当电磁铁的励磁线圈通电之后,由于穿过运动铜片或铝片的磁通量发生变化,铜片或铝片内将产生涡流.根据电磁感应定律,涡流的效果总是要反抗引起感应电流的原因,所以铜片或铝片的摆动就要受到阻力而迅速停止.在许多电磁仪表中,为了在测量时使指针的摆动能够迅速停止下来,采用类似的电磁阻尼装置.因此涡流的电磁阻尼作用实际上是一种阻碍相对运动的作用。 另一方面,若将可以转动的金属圆盘紧靠磁铁的两极而不接触,则当磁铁旋转时,金属圆盘中产生的涡流将阻碍它与磁铁的相对运动,因而使得金属圆盘跟随磁铁旋转

高中人教版物理选修1-1第三章 第六节 自感现象、涡流 同步测试

高中人教版物理选修1-1第三章 第六节自感现象、涡流同步测试 1.如图所示的电路中，三个灯泡L1、L2、L3的电阻关系为R1＜R2＜R3，电感L的电阻可忽略，D为理想二极管．电键K从闭合状态突然断开时，下列判断正确的是（） A. L1逐渐变暗，L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗 B. L1逐渐变暗，L2立即熄灭，L3先变亮，然后逐渐变暗 C. L2立即熄灭，L1、L3均逐渐变暗 D. L1、L2、L3均先变亮，然后逐渐变暗 2.下列说法中不正确的是（） A. 电动机应用了“自感”产生交流电的 B. 电磁灶应用了“涡流”的加热原理 C. 日光灯启动时利用了“自感”所产生的高压 D. 煤气灶点火装置利用感应圈产生的高压电火花 3.在如图所示的电路中，S闭合时流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，将S突然断开，则S 断开前后，能正确反映流过灯泡的电流I随时间t变化的图线是图中的（） A. B. C. D. 4.如图所示，灯泡A、B与固定电阻的阻值均为R ，L是带铁芯的理想线圈，电源的内阻不计。开关S1、S2均闭合且电路达到稳定。已知电路中的各种元件均在安全范围之内。下列判断中正确的是（）

A. 灯泡A中有电流通过，方向为a→b B. 将S1断开的瞬间，灯泡A、B同时熄灭 C. 将S1断开的瞬间，通过灯泡A的电流最大值要比原来通过灯泡B的电流大 D. 将S2断开，电路达到稳定，灯泡A、B的亮度相同 5.在制作精密电阻时，为了消除使用过程中由于电流变化而引起的自感现象，采用双线并绕的方法，如图所示．其道理是( ) A. 当电路中的电流变化时，两股导线产生的自感电动势相互抵消 B. 当电路中的电流变化时，两股导线产生的感应电流相互抵消 C. 当电路中的电流变化时，两股导线中原电流的磁通量相互抵消 D. 以上说法都不对 6.物理课上，老师做了一个奇妙的“跳环实验”。如图所示，她把一个带铁芯的线圈L、开关S和电源用导线连接起来后，将一金属套环置于线圈L上，且使铁芯穿过套环。闭合开关S的瞬间，套环立刻跳起。 某同学另找来器材再探究此实验。他连接好电路，经重复实验，线圈上的套环均未动。对比老师演示的实验，下列四个选项中，导致套环未动的原因可能是（）