涡流现象与电磁灶

1 6涡流现象与电磁灶 课前自主学案 一 探究涡电流现象1 如图所示 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 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 2 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 涡旋 涡流 很小 很大 薄硅钢片 一整块铁 减小涡电流 思考感悟涡流是在整块金属中产生的涡旋状电流 是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50Hz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 50Hz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20kHz 50kHz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 高频振荡电流 核心要点突破 一 探究涡流现象1 涡流整块金属处于变化的磁场中或切割磁感线时 在金属块内部形成闭合回路 从而形成像旋涡状的感应电流 这种电流叫做涡电流 简称涡流 2 涡流的两种效应及应用 1 涡流的热效应 利用涡流在回路中产生的热量冶炼金属的高频炉 家庭中使用的电磁灶 2 涡流的磁效应 利用涡流所产生的磁场进行电磁阻尼和电磁驱动 3 涡流的本质在理解涡流时 要注意涡流的本质是由于电磁感应而产生的 它的产生仍然符合感应电流产生的条件 有磁通量的改变 具体形式是有磁场的变化或导体切割磁感线 特殊之处在于感应电流不是在线状回路中产生的 而是在块状金属中产生的 4 对涡流的理解要注意到涡流产生的特点 从而理解涡流的两种效应的应用 涡流是在金属块内部产生的 因而加热电路无需和被加热材料直接接触 起到感应加热的作用 另外金属的电阻率一般较低 故而涡电流的强度一般很大 因而热效应和磁效应很明显 所以在应用时要特别重视 即时应用 即时突破 小试牛刀 1 以下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发生变化而产生的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 选A 根据涡流的产生原因 变化磁场中的金属块 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 产生的涡流较小 不是不能产生涡流 D错误 二 电磁灶的原理及优点1 电磁灶的工作原理电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈 当线圈中通有交替变化极快的交流电时 在台板上与铁锅底之间产生强大的交变磁场 磁感线穿过铁锅体 使锅底感应出大量的强涡流 当涡流受材料电阻的阻碍时 就放出大量的热 将锅内食物加热 2 电磁灶的分类常用电磁灶有工频电磁灶和高频电磁灶 工频电磁灶的主体部件是由励磁线圈的励磁铁心组成的工频励磁器 高频电磁灶主体部件由加热线圈 控制保护电路组成 3 电磁灶的优点与一般灶具相比 电磁灶具有热效率高 环保性好 节能等优点 即时应用 即时突破 小试牛刀 2 涡电流会使金属发热 人们利用这个原理制成了电磁灶 关于电磁灶 下列说法正确的是 A 电磁灶都是用高频交流电工作的B 高频电磁灶有加热线圈 可以通过热传导将热能传导给锅体及锅内食物C 电磁灶和微波炉是一个道理 工作原理是一样的D 无论哪种电磁灶 都是利用涡流原理工作的 解析 选D 电磁灶都是用家用交流电工作的 工频电磁灶就是直接用50Hz的电流工作 而不是用高频交变电流工作的 故A错 高频电磁灶由加热线圈 灶面板 控制保护电路组成 通过电子开关 可以使加热线圈中产生高频率振荡电流 从而再使锅体内产生涡电流 用以加热食物 而不是直接用加热线圈去加热锅体内食物 故B错 电磁灶是利用电磁感应现象产生涡流 而微波炉是利用电磁场产生电磁波 故C错 电磁灶都是利用电磁感应产生的涡电流的热效应工作的 故D正确 课堂互动讲练 涡流的产生及利用 图是利用高频交流电焊接自行车零件的原理示意图 其中外圈A是通高频交变电流的线圈 B是自行车零件 a是待焊接口 焊接时接口两端接触在一起 当A中通有交变电流时B中会产生感应电流 使得接口处金属熔化焊接起来 1 试分析说明 焊接的快慢与交变电流的频率有什么关系 2 试解释说明 为什么焊接过程中 接口a处被熔化而零件的其他部分并不很热 精讲精析 1 A中交变电流的频率越高 B中磁通量的变化率越大 产生的感应电动势越大 感应电流I越大 所以电流热功率P I2R也越大 焊接得越快 2 B中各处电流大小相等 但接口a处电阻大 电流热功率大 而其他部分电阻小 电流热功率小 所以接口a处已被熔化而零件其他部分并不很热 答案 见精讲精析 方法总结 高频焊接依据两点 一是涡流 二是闭合电路中的功率分配关系 电磁灶原理分析 2011年上海高二检测 我们用来做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 精讲精析 1 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 不能产生电磁感应现象电阻率小 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 利用电流的热效应加热食物 答案 见精讲精析 方法总结 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 在阅读中找到答案 在阅读中得出结论 电磁驱动和电磁阻尼现象的分析 2011年咸阳高二检测 如图1 6 4所示 蹄形磁铁的两极之间放置一个线圈abcd 磁铁和线圈都可以绕OO 轴转动 线圈的运动情况是 A 俯视 线圈顺时针转动 转速与磁铁相同B 俯视 线圈逆时针转动 转速与磁铁相同C 线圈与磁铁转动方向相同 但转速小于磁铁的转速D 线圈静止不动 自主解答 当磁铁转动时 由楞次定律知 线圈中有感应电流产生 以阻碍磁通量的增加 即感应电流的方向必定是使其受到的力矩的方向与磁铁转动方向相同 以阻碍磁通量的增加 因而线圈跟着转起来 但转速小于磁铁的转速 答案 C 变式训练磁电式仪