【学案导学设计】2014-2015学年高中物理第一章电磁感应涡流现象及其应用学案粤教版选修3-2解析

1《电磁感应现象及应用》教学设计一、教材分析本节课选自人教版高中物理教材必修三第十三章第3节，教材的编排从初中学过的知识点闭合电路的部分导体切割磁感线会产生感应电流入手，再设计学生探究实验，最后归纳总结出产生感应电流的条件，编排符合学生的认知规律。

本节内容主要包括小组合作自主探究实验，以及总结归纳感应电流的产生条件，本节课是在学生学习了电流的磁效应以及磁通量等知识的基础上，通过实验探究自主得到感应电流的产生条件，是对前面学习的深化，同时也为后续楞次定律、法拉第电磁感应定律的学习奠定基础，因此本节课在物理学知识体系中起到了承上启下的重要作用。

《课程标准》对本节的要求是“能通过实验，理解感应电流的产生条件。

可见《课程标准》对本节的要求是让学生经历通过实验获得知识的探究过程，学习科学探究的方法。

本节注重培养学生通过观察、记录和分析得出结论的能力、实验能力和合作能力。

以此提升学生物理核心素养。

二、学情分析学生已经学习了永磁体的磁场、电流的磁场，磁感线和磁通量的有关知识，但对磁通量的理解还不是很深刻。

高二年级学生的实验操作技能都有了较大的提高，并有过多次科学探究的经历，为本节顺利完成探究实验提供了能力保证。

但学生在大量实验结果基础上，抽象出产生感应电流的本质，跨度大，对学生抽象思维能力有较高的要求，同时由于学生对磁通量概念的理解还不是很深刻，所以教学中要注意新旧知识的衔接与过渡，在教学过程中要为学生提供足够的感性材料，多让学生自行探索，亲自动手设计实验，激发学生的物理学习兴趣。

三、教学目标关于《电磁感应现象及应用》这节内容的教学设计，要体现新课标提出的核心素养，应包括以下四部分：1、物理观念:理解感应电流的产生条件。

2、科学思维:会用感应电流的产生条件解释与电磁感应现象有关的问题。

3、科学探究:通过归纳概括得出结论的学习，让学生学习抽象概括的思维方法；通过科学探究，培养学生自主学习和合作学习的能力。

4、科学态度与责任:培养学生勤观察、多动手的学习习惯，培养学生持之以恒，追求真理的科学态度。

高中物理第一章第六、七节自感现象及其应用涡流现象及其应用学案粤教版选修【金版学案】xx-xx学年高中物理第一章第六、七节自感现象及其应用涡流现象及其应用学案粤教版选修3-21、知道什么是自感现象和自感电动势，知道自感系数及影响自感系数的因素、2、知道日光灯的基本原理和结构、3、知道涡流是如何产生的，知道如何利用和防止、1、自感现象：由于导体本身的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：自感现象中产生的感应电动势叫自感电动势、3、自感电流：自感电动势在闭合回路中产生电流，这种电流叫做自感电流、4、自感系数：描述通电线圈自身特性的物理量叫做自感系数，简称自感或电感、5、日光灯的组成：日光灯主要由灯管、镇流器和启动器组成、例如图所示的电路，可用来测定自感系数较大的线圈的直流电阻，线圈两端并联一个电压表，用来测量自感线圈两端的直流电压，在实验完毕后，将电路拆开时应( )A、先断开开关S1B、先断开开关S2C、先拆去电流表D、先拆去电阻R解析：若先断开开关S1或先拆去电流表或先拆去电阻R，由于L的自感作用都会使L和电压表组成回路，原先L中有较大的电流通过，现在这个电流将通过电压表，造成电表损坏，所以实验完毕应先断开开关S2、答案：B一、单项选择题1、一个线圈的电流在均匀增大，则这个线圈的(D)A、自感系数也将均匀增大B、自感电动势也将均匀增大C、磁通量的变化率也将均匀增大D、自感系数、自感电动势都不变解析：自感系数是线圈本身特征的物理量，不随电流而变；电流均匀变化，则磁通量的变化率和自感电动势均不变、故D选项正确、2、关于自感电动势的方向，正确的说法是(D)A、它总是同原电流方向相同B、它总是同原电流方向相反C、当原电流增大时，它与原电流方向相同D、当原电流减小时，它与原电流方向相同解析：自感电动势总是阻碍原电流的变化、故D选项正确、3、如右图所示，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的瞬间能观察到的现象分别是(A)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解析：合上开关S，由于自感L产生自感电动势阻碍A的电流增大，所以A慢慢变亮；断开S瞬间L也产生自感电动势，但由于没有形成闭合回路，所以没有电流，即灯泡立即熄灭、4、在日光灯的连接线路中，关于启动器的作用，以下说法正确的是(C)A、日光灯启动时，为灯管提供瞬时高压B、日光灯正常工作时，起降压限流的作用C、起到一个自动开关的作用，实际上可用一个弹片开关代替(按下接通，放手断开)D、以上说法均不正确解析：启动器的作用是利用动触片和静触片的接通与断开起一个自动开关的作用，启动的关键就在于断开的瞬间，镇流器产生的感应电动势与交流电压一起加在灯丝上，由此获得瞬间高压使得灯管变成通路并开始发光、二、多项选择题5、如右图所示，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(CD)A、铁B、木C、铜D、铝解析：小球的材料若是铁，则磁铁会吸引小球，小球会加速运动，排除A；若小球是铜或铝制成的，靠近磁铁时，小球会产生涡电流，动能转化为电能再转化为内能，小球做减速运动，所以C、D对、6、如右图所示，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(BD)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、铜环摆动过程中有部分机械能转化为热能解析：在铜环进、出磁场时，穿过铜环的磁通量发生变化，故在环中产生感应电流，有热量产生，在运动过程中铜环的机械能转化为热能，机械能减少、7、在如右图所示的电路中，S1和S2是两个相同的小灯泡，L是一个自感系数相当大的线圈，其直流电阻值与R相等、在电键S接通和断开时，灯泡S1和S2亮暗的顺序是(AC)A、接通时，S1先达到最亮B、接通时，S2先达到最亮C、断开时，S1后熄灭D、断开时，S2后熄灭解析：从等效的观点看，在S接通时，相当于L表现为很大的电阻，故S1先达到最亮，选项A正确、同理，选项C也正确、8、如右图电路甲、乙中，电阻R和自感线圈L的电阻都很小、接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则(AD)A、在电路甲中，断开S，A将渐渐变暗B、在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C、在电路乙中，断开S，A将渐渐变暗D、在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗解析：本题考查同学们对断电时产生的自感电动势的阻碍作用的理解、在电路断开时，电感线圈的自感电动势阻碍原电流的减小，此时电感线圈在电路中相当于一个电源，表现为两个方面：一是自感电动势所对应的电流方向与原电流方向一致；二是在断电瞬间，自感电动势所对应的电流大小与原电流的大小相等，以后以此电流开始缓慢减小到零、甲图中，电灯A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同；断开电键S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以，电键断开的瞬间，电灯A的电流不变，以后电流渐渐变小、因此电灯渐渐变暗、乙图中，电灯A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻很小)，断开电键S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给灯A供电、因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以电灯要先亮一下，然后渐渐变暗、故D选项正确、9、日光灯镇流器的作用是(BC)A、启动时限制灯管中电流B、启动时产生瞬间高压，点燃灯管C、工作时降压限流，使灯管在较低电压下工作D、工作时维持灯管两端有高于电源的电压，使灯管正常工作解析：镇流器的作用：日光灯点燃时，利用自感现象产生瞬时高压；日光灯正常发光时，利用自感现象，对灯管起到降压限流作用、三、非选择题(按题目要求作答、解答题应写出必要的文字说明、方程和重要演算步骤，答案中必须明确写出数值和单位、)10、在如图所示的日光灯工作电路中、(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是__________(填“接通的”或“断开的”)；(2)开关刚合上时，220 V电压加在________上，使________泡发出红光；(3)日光灯起辉瞬间，灯管两端电压________(填“大于”“等于”或“小于”)220 V；(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)、答案：(1)断开的(2)启动器氖(3)大于(4)断开11、如右图所示，自感线圈的自感系数很大，电阻为0、电键原来是合上的，在K断开后，分析：(1)若R1>R2，灯泡的亮度如何变化？(2)若R1<R2，灯泡的亮度又如何变化？解析：(1)因R1>R2，即I1<I2，所以小灯泡在K断开后先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭、(2)因R1<R2，即I1>I2，小灯泡在K 断开后电流从原来的向右突然变为向左(方向相反)，然后再逐渐变小，最后为零，所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭、答案：(1)先突然变到某一较暗状态，再逐渐变暗到最后熄灭、(2)所以灯泡在K断开后先变得比原来更亮，再逐渐变暗到熄灭、12、我们用来煮食物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，还有直接以电热方式加热的，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随电流不断变化的，这个变化的磁场又会使放在电磁炉上面的铁质(或钢铁)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，这些内能便能起到加热物体的作用从而煮熟食物、电磁炉的特点是：效率比一般的炉子都高，炉面无明火，无烟无废气，火力强劲，安全可靠、因为电磁炉是由电磁感应产生电流，利用电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅或器具都适用、对于锅的选择，方法很简单，只要是锅底能被磁铁吸住的就能用、适用于电磁炉的烹饪器具有不锈钢锅、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)：①_______________________________________________________ _________________；②_______________________________________________________ _________________；③_______________________________________________________ _________________、(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，电磁炉还能起到加热作用吗？为什么？答案：(1)①电流的磁效应(或电生磁) ②电磁感应现象(或磁生电) ③电流的热效应(或焦耳定律)(2)瓷和玻璃不能产生电磁感应现象铝、铜的导磁性太差，效率低(3)能起到加热作用，因为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，利用电流的热效应起到加热作用、。

高中涡流的应用及其原理1. 什么是高中涡流？在物理学中，高中涡流是一种由电磁感应产生的电流，产生的原理是当导体在变化的磁场中运动或受到变化的磁场作用时，会产生涡流。

涡流的产生主要是由于法拉第电磁感应定律的作用。

2. 涡流的原理涡流的产生原理主要包括以下几个方面：•当导体在一个磁场中移动时，会感受到磁场的变化，从而产生涡流。

•当导体在一个变化的磁场中静止时，也会感受到磁场的变化，同样会产生涡流。

•导体自身的运动也会导致磁场的变化，从而产生涡流。

涡流的产生原理基于法拉第电磁感应定律，即导体中的自由电子在磁场中运动或受到磁场的作用时，会产生电动势，进而产生电流。

3. 高中涡流的应用涡流的应用非常广泛，尤其在高中物理实验中有着重要的地位。

以下是涡流在高中物理实验中的几个主要应用：3.1 电磁感应实验在高中物理实验中，通常会进行电磁感应实验。

这一实验中，涡流扮演着重要的角色。

涡流的产生与磁场的变化有关，通过改变磁场的强度或方向，可以观察到涡流的产生和变化。

3.2 涡流刹车实验在汽车制动系统中，涡流刹车利用涡流的产生产生阻力，从而实现汽车的刹车效果。

高中物理实验中，可以通过实验装置模拟涡流刹车的原理，观察涡流引起的阻力对物体运动的影响。

3.3 金属探测器原理金属探测器是利用涡流的原理来探测金属物体的存在。

当金属物体靠近金属探测器时，金属物体的磁场会影响金属探测器中的磁场，从而产生涡流。

通过检测涡流的变化，金属探测器可以确定金属物体的位置和存在。

3.4 涡轮感应实验涡轮感应实验是一种通过涡流的产生来产生机械功的实验。

涡轮感应实验中，通过将涡流产生的磁场力作用于转子，使转子进行旋转。

通过测量涡轮感应实验中转子的旋转速度和涡流的变化，可以研究涡流的产生和机械功的关系。

4. 总结高中涡流是一种由电磁感应产生的电流，其产生原理基于法拉第电磁感应定律。

涡流在高中物理实验中有着重要的应用，包括电磁感应实验、涡流刹车实验、金属探测器原理和涡轮感应实验等。

7 涡流(选学)[学习目标] 1.了解涡流是怎样产生的，了解涡流现象在日常生活和生产中的应用和危害.2.了解高频感应炉与电磁灶的工作原理.3.了解什么是电磁阻尼，了解电磁阻尼在日常生活和生产中的应用.一、涡流由于电磁感应，在大块金属中会形成感应电流，电流在金属块内组成闭合回路，很像水的旋涡，因此叫做涡电流，简称涡流.二、高频感应炉与电磁灶1.高频感应炉是利用涡流熔化金属，这种冶炼方法速度快，温度容易控制，能避免有害杂质混入被冶炼的金属中.2.电磁灶：在灶内的励磁线圈中通入交变电流时，形成交变磁场，作用于铁磁材料制成的烹饪锅，使锅底产生涡流，锅底有适当的电阻，产生焦耳热，使锅底发热.三、电磁阻尼当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体的运动，这种现象叫电磁阻尼.[即学即用]1.判断下列说法的正误.(1)导体中有涡流时，导体没有和其他元件组成闭合回路，故导体不会发热.( ×)(2)电磁阻尼遵循楞次定律.( √)(3)电磁阻尼发生的过程，存在机械能向内能的转化.( √)(4)高频感应炉是利用高频电流的热效应冶炼金属的.( ×)(5)电磁灶烹饪食物时，锅上的电流容易造成触电事故，故使用时要小心操作.( ×) 2.光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图1所示，抛物线的方程为y＝x2，其下半部处在一个水平方向的匀强磁场中，磁场的上边界是y＝a的直线(如图中的虚线所示).一个质量为m的小金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设曲面足够长，重力加速度为g，则金属块在曲面上滑动的过程中产生的焦耳热总量为________.图1答案 mg (b －a )＋12mv 2一、涡流[导学探究] 如图2所示，线圈中的电流随时间变化时，导体中有感应电流吗？如果有，它的形状像什么？图2答案 有.变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，使导体中的自由电子发生定向移动，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.[知识深化]1.产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中.(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动.2.产生涡流时的能量转化(1)金属块在变化的磁场中，磁场能转化为电能，最终转化为内能.(2)金属块进出磁场或在非匀强磁场中运动，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.3.涡流的应用与防止(1)应用：真空冶炼炉、探雷器、安检门等.(2)防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的薄硅钢片叠合成铁芯来代替整块硅钢铁芯.例1 (多选)“电磁感应铝箔封口机”被广泛应用在医药、食品、化工等生产行业的产品封口环节中，如图3所示为一手持式封口机，它的工作原理是：当接通电源时，内置线圈产生磁场，当磁感线穿过封口铝箔材料时，瞬间产生大量小涡流，致使铝箔自行快速发热，熔化复合在铝箔上的溶胶，从而粘贴在承封容器的封口处，达到迅速封口的目的.下列有关说法正确的是( )图3A.封口材料可用普通塑料来代替铝箔B.该封口机可用干电池作为电源以方便携带C.封口过程中温度过高，可适当减小所通电流的频率来解决D.该封口机适用于玻璃、塑料等多种材质的容器封口，但不适用于金属容器答案CD解析由于封口机利用了电磁感应原理，故封口材料必须是金属类材料，而且电源必须是交流电，A、B错误；减小内置线圈中所通电流的频率可降低封口过程中产生的热量，即控制温度，C正确；封口材料应是金属类材料，但对应被封口的容器不能是金属，否则同样会被熔化，只能是玻璃、塑料等材质，D正确.例2(多选)如图4所示，闭合金属环从光滑曲面上h高处滚下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速度为零，摩擦不计，曲面处在图中磁场中，则( )图4A.若是匀强磁场，环上升的高度小于hB.若是匀强磁场，环上升的高度等于hC.若是非匀强磁场，环上升的高度等于hD.若是非匀强磁场，环上升的高度小于h答案BD解析若磁场为匀强磁场，穿过环的磁通量不变，不产生感应电流，即无机械能向电能转化，机械能守恒，故A错误，B正确；若磁场为非匀强磁场，环内要产生电能，机械能减少，故C 错误，D正确.二、电磁阻尼[导学探究] 弹簧上端固定，下端悬挂一个磁铁.将磁铁托起到某一高度后放开，磁铁能上下振动较长时间才停下来.如果在磁铁下端放一个固定的闭合线圈，使磁铁上下振动时穿过它(如图5所示)，磁铁就会很快停下来，解释这个现象.图5答案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靠近或离开线圈，也就使磁铁振动时除了受空气阻力外，还要受到线圈的磁场阻力，克服阻力需要做的功较多，机械能损失较快，因而会很快停下来.[知识深化]1.闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼现象.2.电磁阻尼是一种十分普遍的物理现象，任何在磁场中运动的导体，只要给感应电流提供回路，就会存在电磁阻尼作用.例3如图6所示，上端开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置.小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部，则小磁块(不计空气阻力)( )图6A.在P和Q中都做自由落体运动B.在两个下落过程中的机械能都守恒C.在P中的下落时间比在Q中的长D.落至底部时在P中的速度比在Q中的大答案 C解析小磁块下落过程中，在铜管P中产生感应电流，小磁块受到向上的磁场力，不做自由落体运动，而在塑料管Q中只受到重力，在Q中做自由落体运动，故选项A错误；根据功能关系知，在P中下落时，小磁块机械能减少，在Q中下落时，小磁块机械能守恒，故选项B 错误；在P中加速度较小，在P中下落时间较长，选项C正确；由于在P中下落时要克服磁场力做功，机械能有损失，故落至底部时在P中的速度比在Q中的小，选项D错误.1.(涡流的应用与防止)(多选)变压器的铁芯是利用薄硅钢片叠压而成，而不采用一块整硅钢，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，减小铁芯的发热量答案BD解析采用薄硅钢片叠压在一起，目的是减小涡流，减小铁芯的发热量，进而提高变压器的效率，故选项B、D正确.2.(涡流的应用与防止)(多选)如图7所示是用涡流金属探测器探测地下金属物的示意图，下列说法中正确的是( )图7A.探测器内的探测线圈会产生交变磁场B.只有有磁性的金属物才会被探测器探测到C.探测到地下的金属物是因为探头中产生了涡流D.探测到地下的金属物是因为金属物中产生了涡流答案AD3.(对电磁阻尼的理解)(多选)如图8所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )图8A.防止涡流而设计的B.利用涡流而设计的C.起电磁阻尼的作用D.起电磁驱动的作用答案BC解析线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流.涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用，故B、C正确.。

《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。

7．涡流(选学)[知识梳理]一、涡流1．涡流：当线圈中的电流随时间变化时，线圈附近的任何导体中都会产生感应电流，电流在导体中组成闭合回路，很像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流．如图1­7­1所示．图1­7­12．涡流大小的决定因素：磁场变化越快(ΔB Δt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．3．应用：高频感应炉、电磁灶、安检门等．4．防止：为了减小电动机、变压器铁芯上的涡流，常用电阻率较大的硅钢做材料，而且用相互绝缘的薄硅钢片叠成铁芯来代替整块硅钢铁芯．二、高频感应炉与电磁灶 电磁阻尼1．高频感应炉(1)工作原理：利用涡流熔化金属，当冶炼炉接入高频交流电后，冶炼锅内被冶炼的金属内部就产生很强的涡流，从而产生大量的热使金属熔化．(2)优点：速度快，温度容易控制；能避免混入有害杂质．2．电磁灶(1)工作原理：电磁灶是利用励磁线圈，通有交变电流时，在锅底产生涡流，使锅底发热来加热．(2)优点：热效率高、耗电少、使用方便、安全．3．电磁阻尼(1)概念：当导体在磁场中运动时，导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力，安培力总是阻碍导体运动的现象．(2)应用：磁电式仪表中利用电磁阻尼使指针迅速停下来，便于读数．[基础自测]1．思考判断(1)涡电流只能产生热效应，不能产生磁效应．(×)(2)涡电流不是感应电流，而是一种有别于感应电流的特殊电流．(×)(3)变压器和电动机的铁芯不是整块金属，而是用许多相互绝缘的薄硅钢片叠合而成，其原因是为了降低涡流造成的损耗．(√)(4)电磁灶是利用变化的磁场在食物中产生涡流从而对食物进行加热的．(5)在电磁阻尼现象中的能量转化是导体克服安培力做功，把其他形式能转化为电能，最终转化为内能．(√)(6)磁电式仪表线圈的骨架用铝框来做利用了电磁阻尼．(√)2．如图1­7­2所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯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分别是( )【导学号：24622041】图1­7­2A．恒定直流、玻璃杯B．恒定直流、小铁锅C．变化的电流、玻璃杯D．变化的电流、小铁锅D[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．]3．(多选)如图1­7­3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1­7­3A．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AD[1在2中转动产生感应电流，感应电流受到安培力作用阻碍1的转动，A、D对．][合作探究·攻重难](1)本质：电磁感应现象．(2)条件：穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身自行构成闭合回路．2．产生涡流的两种情况(1)块状金属放在变化的磁场中．(2)块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动．3．产生涡流时的能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成电能最终在金属块中转化为内能．例如金属块放在变化的磁场中，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．如图1­7­4所示，上下开口、内壁光滑的铜管P和塑料管Q竖直放置．小磁块先后在两管中从相同高度处由静止释放，并落至底部．则小磁块( )图1­7­4A．在P和Q中都做自由落体运动B．在两个下落过程中的机械能都守恒C．在P中的下落时间比在Q中的长D．落至底部时在P中的速度比在Q中的大C[小磁块从铜管P中下落时，P中的磁通量发生变化，P中产生感应电流，给小磁块一个向上的磁场力，阻碍小磁块向下运动，因此小磁块在P中不是做自由落体运动，而塑料管Q中不会产生电磁感应现象，因此Q中小磁块做自由落体运动，A项错误；P中的小磁块受到的磁场力对小磁块做负功，机械能不守恒，B项错误；由于在P中小磁块下落的加速度小于g，而Q中小磁块做自由落体运动，因此从静止开始下落相同高度，在P中下落的时间比在Q中下落的时间长，C项正确；根据动能定理可知，落到底部时在P中的速度比在Q中的速度小，D项错误．]分析涡流问题的思路涡流的实质是电磁感应现象，所以涡流问题的分析思路仍然是用楞次定律解决动力学问题，用功能关系解决能量问题．[针对训练]1．下列关于涡流的说法中正确的是( )【导学号：24622042】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A[涡流本质上是感应电流，是自身构成回路，在穿过导体的磁通量变化时产生的，所以A对，B错；涡流不仅有热效应，同其他电流一样也有磁效应，C错；硅钢电阻率大，产生的涡流较小，但仍能产生涡流，D错．]2.在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图1­7­5所示．现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在未接触磁铁前的运动情况是( )图1­7­5A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲、乙做减速运动D．乙、丙做匀速运动C[铜块、铝块向磁铁靠近时，穿过它们的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，反过来涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铜块和铝块向磁铁运动时会受阻碍而减速，有机玻璃为非金属，不产生涡流现象，故C 正确．]电磁阻尼是导体在磁场中运动产生涡流，使导体受到与运动方向相反的安培力，阻碍导体运动，这与楞次定律中感应电流产生的机械效果是统一的．2．电磁阻尼和电磁驱动的比较外界振动对STM 的扰动，在圆底盘周边沿其径向对称地安装若干对紫铜薄板，并施加磁场来快速衰减其微小振动，如图1­7­6所示．无扰动时，按下列四种方案对紫铜薄板施加恒磁场；出现扰动后，对于紫铜薄板上下及左右振动的衰减最有效的方案是( )图1­7­6思路点拨：通过紫铜板的磁场――→Φ变化铜板中产生感应电流——涡流――――→楞次定律阻碍铜板的运动A [由于要求有效衰减紫铜薄板的上下及左右的微小振动，则在紫铜薄板发生微小的上下或左右振动时，通过紫铜薄板横截面的磁通量应均能发生变化，由图可以看出，只有A 图方案中才能使两方向上的微小振动均能得到有效衰减．][针对训练]3．如图1­7­7所示，光滑水平绝缘面上有两个金属环静止在平面上，环1竖直放置，环2水平放置，均处于中间分割线上，在平面中间分割线正上方有一条形磁铁，当磁铁沿中间分割线向右运动时，下列说法正确的是 ( )图1­7­7A．两环都向右运动B．两环都向左运动C．环1静止，环2向右运动D．两环都静止C[条形磁铁向右运动时，通过环1中磁通量保持为零不变，无感应电流，仍静止；通过环2中磁通量变化，根据楞次定律，为阻碍磁通量的变化，感应电流的效果使环2向右运动．]4．(多选)如图1­7­8所示，abcd是一闭合的小金属线框，用一根绝缘的细杆挂在固定点O，使金属线框在竖直平面内来回摆动的过程中穿过水平方向的匀强磁场区域，磁感线方向跟线框平面垂直，若悬点摩擦和空气阻力不计，则( )【导学号：24622043】图1­7­8A．线框进入或离开磁场区域时，都产生感应电流，而且电流的方向相反B．线框进入磁场区域后，越靠近OO′时速度越大，因而产生的感应电流也越大C．线框开始摆动后，摆角会越来越小，摆角小到某一值后将不再减小D．线框摆动过程中，机械能完全转化为线框电路中的电能AC[线框在进入或离开磁场区域时，由于穿过线框的磁通量发生变化，线框中都要产生感应电流，由楞次定律可知感应电流的方向是相反的．当线框完全进入磁场区域后，穿过线框的磁通量不发生变化，因而感应电流为零，在此区域内机械能守恒，所以越靠近OO′时速度越大．由于线框进入磁场区域和离开磁场区域时都有感应电流产生，有机械能转化为电能，所以线框的摆角越来越小，但当线框的摆角减小到使线框完全在磁场中运动时，就不再有电能产生，线框的机械能守恒，摆角将不再减小．由以上分析可知，选项A、C正确，B、D错误．][当堂达标·固双基]1．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．]2．如图1­7­9所示为高频电磁炉的工作示意图，它是采用电磁感应原理产生涡流加热的．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的屏蔽层和顶板上的含铁质的锅所吸收，不会泄漏，对人体健康无危害．关于电磁炉，以下说法中正确的是 ( )【导学号：24622044】图1­7­9A．电磁炉是利用变化的磁场在食物中产生涡流对食物加热的B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁质的锅底迅速升温，进而对锅内食物加热的C．电磁炉是利用变化的磁场使食物中的极性水分子振动和旋转来对食物加热的D．电磁炉跟电炉一样是让电流通过电阻丝产生热量来对食物加热的B[电磁炉的工作原理是利用变化的电流通过线圈产生变化的磁场，变化的磁场通过含铁质的锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度升高后加热食物，故选项A、D项错误，B项正确；而C是微波炉的加热原理，C项错误．]3．如图1­7­10所示，使一个铜盘绕其竖直的轴OO′转动，且假设摩擦等阻力不计，转动是匀速的．现把一个蹄形磁铁移近铜盘，则( )图1­7­10A．铜盘转动将变慢B．铜盘转动将变快C．铜盘仍以原来的转速转动D．铜盘的转动速度是否变化，要根据磁铁的上下两端的极性来决定A[当一个蹄形磁铁移近铜盘时，铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，由楞次定律可知感应电流受到的安培力阻碍其相对运动，所以铜盘的转动将变慢．本题也可以从能量守恒的角度去分析，因为铜盘转动切割磁感线，产生感应电流，铜盘的机械能不断转化成电能，铜盘转动会逐渐变慢，故A项正确．]4．(多选)如图1­7­11所示，磁电式仪表的线圈通常是用铝框做骨架，把线圈绕在铝框上，这样做的目的是( )图1­7­11A．防止涡流而设计的B．利用涡流而设计的C．起电磁阻尼的作用D．起电磁驱动的作用BC[线圈通电后在安培力作用下转动，铝框随之转动，在铝框内产生涡流．涡流将阻碍线圈的转动，使线圈偏转后尽快停下来，这样做是利用涡流来起电磁阻尼的作用．]。

第 3 讲电磁感觉定律的应用[ 目标定位 ] 1. 认识涡流现象，知道涡流的产生原理.2. 知道磁卡和动圈式话筒的工作原理.3.知道涡流在平时生活中的应用和危害，以及怎样利用和防备涡流．一、涡流及其应用1．定义：将整块金属放在变化的磁场中，穿过金属块的磁通量发生变化，金属块内部就产生感觉电流．这类电流在金属块内部形成闭合回路，就像旋涡同样，我们把这类感觉电流叫做涡电流．2．应用：电磁炉、真空冶炼炉、涡流探测器等都是利用涡流原理工作的．3．防备：电动机、变压器铁芯是用表面涂有绝缘资料的薄硅钢片叠成的，而不采纳整块硅钢铁芯，这样有益于减少发热，降低能耗．二、磁卡和动圈式话筒1．磁卡工作原理：磁卡信息的录入是利用了电流的磁效应；信息的读取与录入过程相反，利用了电磁感觉原理．2．动圈式话筒：动圈式话筒是把声音信号转变成电信号的装置，由膜片、线圈、永磁体等构成．其工作原理是电磁感觉原理.一、涡流的利与弊1．实质：电磁感觉现象．2．条件：穿过金属块的磁通量发生变化，而且金属块自己可自行组成闭合回路．3．特色：整个导体回路的电阻一般很小，感觉电流很大．4．产生涡流的两种状况(1)块状金属放在变化的磁场中．(2)块状金属出入磁场或在非匀强磁场中运动．5．能量变化陪伴着涡流现象，其余形式的能转变成电能并最后在金属块中转变成内能．假如金属块放在- 1 -了变化的磁场中，则磁场能转变成电能最后转变成内能；假如金属块出入磁场或在非匀强磁场中运动，则因为战胜安培力做功，金属块的机械能转变成电能最后转变成内能．例 1对变压器和电动机等中的涡流的认识，以下说法正确的选项是()A．涡流会使铁芯温度高升，减少线圈绝缘的寿命B．涡流发热，要消耗额外的能量C．为了不产生涡流，变压器和电动机的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来取代整块硅钢铁芯D．涡流产生于线圈中，对原电流起阻挡作用答案AB分析变压器和电动机中产生的涡流会使温度高升耗费能量，同时会减少线圈绝缘的寿命，A，B正确；变压器和电动机的铁芯用互相绝缘的硅钢片叠成的铁芯来取代整块硅钢铁芯是为了增加电阻，减小电流，减少产生的热量， C 错误；涡流产生于铁芯中，对原电流无阻挡作用，D 错误．应选A、 B.例 2如图1所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯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，一个容器中水温高升，则通入的电流与水温高升的是()图 1A．恒定直流、小铁锅B．恒定直流、玻璃杯C．变化的电流、小铁锅D．变化的电流、玻璃杯答案C分析通入恒定电流时，所产生的磁场不变，不会产生感觉电流，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，使水温高升．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，故 C正确．二、磁卡和动圈式话筒工作原理- 2 -1．磁卡的工作原理(1)磁卡的录入电流磁效应― →磁现象(2)磁卡的读取磁现象― →电磁感觉2．动圈式话筒的工作原理(1)结构：(2)原理：话筒是把声音转变成电信号的装置．如图是动圈式话筒结构原理图，它是利用电磁感觉现象工作的，当声波使金属膜片振动时，连结在膜片上的线圈( 叫做音圈 ) 跟着一同振动，音圈在永远磁铁的磁场里振动，此中就产生感觉电流( 电信号 ) ，感觉电流的大小和方向都变化，变化的振幅和频次由声波决定，这个信号电流经扩音器放大后传给扬声器，扬声器中就发出放大的声音．例 3一般磁带录音机是用一磁头来录音和放音的．磁头结构如图2(a) 所示，在一个环形铁芯上绕一个线圈，铁芯有个空隙，工作时磁带就贴着这个空隙挪动．录音时，磁头线圈跟话筒、放大电路相连，如图(b) 所示；放音时，磁头线圈改为跟放大电路、扬声器相连，如图(c)所示．磁带上涂有一层磁粉，磁粉能被磁化且留下剩磁．话筒的作用是把声音的变化转变成电流的变化；扬声器的作用是把电流的变化转变成声音的变化．由此可知以下说法中正确的是 ()图 2A．录音时线圈中变化的音频电流在磁带上产生变化的磁场B．放音时线圈中变化的音频电流在磁带上产生变化的磁场C．录音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感觉电流- 3 -D．放音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感觉电流答案AD分析依据一般磁带录音机的录音、放音原理知：磁带录音机的录音过程是电流的磁效应，而磁带录音机的放音过程则是电磁感觉过程，所以录音时线圈中变化的音频电流在磁带上产生变化的磁场；放音时磁带上变化的磁场在线圈中产生感觉电流．涡流的剖析与判断1．如图 3 所示为高频电磁炉的工作表示图，它是采纳电磁感觉原理产生涡流加热的，它利用变化的电流经过线圈产生变化的磁场，当变化的磁场经过含铁质锅的底部时，即会产生无数小涡流，使锅体自己自行高速升温，而后再加热锅内食品．电磁炉工作时产生的电磁波，完全被线圈底部的障蔽层和顶板上的含铁质锅所汲取，不会泄露，对人体健康无危害．对于电磁炉，以下说法中正确的选项是()图 3A．电磁炉是利用变化的磁场在食品中产生涡流对食品加热的B．电磁炉是利用变化的磁场产生涡流，使含铁锅底快速升温，从而对锅内食品加热的C．电磁炉是利用变化的磁场使食品中的极性水分子振动和旋转来对食品加热的D．电磁炉跟电炉同样是让电流经过电阻丝产生热量来对食品加热的答案B分析电磁炉的工作原理是利用变化的电流经过线圈产生变化的磁场，变化的磁场经过含铁质锅的底部产生无数小涡流，使锅体温度高升后加热食品，A、 D 错误， B 正确；而 C 项是微波炉的加热原理， C 错误．2．高频感觉炉是用来融化金属对其进行冶炼的，如图 4 所示为冶炼金属的高频感觉炉的表示图，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融化，这类冶炼方法速度快，温度易控制，并能防止有害杂质混入被炼金属中，所以适于冶炼特种金属．该炉的加热原理是()- 4 -图 4A．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答案C分析高频感觉炉是利用交变电流产生的交变磁场惹起炉内金属截面的磁通量变化时，在金属中产生的感觉电流．因金属的电阻相当小，所以感觉电流很强，它在金属内自成回路流动时，形成旋涡状的电流，即涡流．涡流产生大批的焦耳热使炉内温度高升，使金属融化，故选 C.磁卡和话筒工作原理剖析3．以下说法正确的选项是()A．录音机在磁带上录制声音时，利用了电磁感觉原理B．自感现象和互感现象说明磁场拥有能量C．金属中的涡流会产生热量，生活中的电磁炉中利用这一原理而工作的D．沟通感觉电动机是利用电磁驱动原理工作的答案BCD- 5 -。

第7节涡流现象及其应用本节教材分析三维目标1、知识与技能（1）、知道涡流是如何产生的（2）、知道涡流的利与弊，以及如何利用和防止涡流2、过程与方法（1）、用实验的方法引入新课激发学生的求知欲（2）、通过旧知识分析新问题弄清涡流的产生原因（3）、利用理论联系实际的方法加深理解涡流3、情感、态度与价值观（1）、体验实验的乐趣，引发学生去分析问题，解决问题，提高其学习掌握知识的能力（2）、通过理论与实际相结合，提高学习情趣，培养其用理论知识解决实际问题的能力。

教学重点涡流的产生原因和涡流的作用教学难点涡流的产生原因教学建议涡流是电磁感应现象的一种特殊现象，应该从电磁感应定律的角度去理解涡流，涡流有时很有用，建议教师上课时多举一些生活中的应用实例，例如我们生活中的电磁炉、安检门等都是利用涡流的原理制成的，但是涡流也是有害的，例如在变压器中的涡流就容易使线圈发热，容易着火，所以这时要注意冷却，变压器线圈都放在变压器油里，通过变压器油来散发热量。

新课导入设计导入一引入新课：实验1：如图线圈接入220V交变电源，块状铁芯插入线圈中，让一名学生感知铁芯的变化。

现象：几分钟后学生感到铁芯变热。

解释：原来把块状的金属放在变化的磁场中或让它在磁场中运动时，金属块内将产生感应电流，这种电流在金属块内自成闭合电路，很像水的漩涡，因此叫做涡电流，简称涡流。

导入二引入新课出示电动机、变压器铁芯，引导学生仔细观察其铁芯有什么特点？它们的铁芯都不是整块金属，而是由许多薄片叠合而成的。

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。

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)自主预习©揺新M)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，逊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_____(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“V”，错误的打“x”)(1) 涡流有热效应，但没有磁效应.(x)(2) 把金属块放在变化的磁场中可产生涡流.(V)(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. (x)(4) 金属探测器是利用涡流现象.(V)(5) 电表线圈用铝框作线圈骨架不是利用涡流现象.(X)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.]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（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．【例1】如图所示，在光滑水平桌面上放一条形磁铁，分别将大小相同的铁球、铝球和木球放在磁铁的一端且给它一个初速度，让其向磁铁滚去，观察小球的运动情况( )A. 都做匀速运动B. 铁球、铝球都做减速运动C. 铁球做加速运动，铝球做减速运动D. 铝球、木球做匀速运动C [ 铁球靠近磁铁时被磁化，与磁铁之间产生相互吸引的作用力，故铁球将加速运动；铝球向磁铁靠近时，穿过它的磁通量发生变化，因此在其内部产生涡流，涡流产生的感应磁场对原磁场的变化起阻碍作用，所以铝球向磁铁运动时会受阻碍而减速；木球为非金属，既不能被磁化，也不产生涡流现象，所以磁铁对木球不产生力的作用，木球将做匀速运动.综上所述，C项正确.]涡流现象的分析方法(1) 涡流是整块导体中发生的电磁感应现象，分析涡流一般运用楞次定律和法拉第电磁感应定律.(2) 导体内部可以等效为许多闭合电路.(3) 导体内部发热的原理是电流的热效应.1.电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物.下列相关的说法中正确的是()A. 锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B. 电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C. 金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D. 电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗A [锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关，故A正确；直流电不能产生变化的磁场，在锅体中不能产生感应电流，电磁炉不能使用直流电，故B错误；锅体只能用铁磁性导体材料，不能使用绝缘材料制作锅体，故C错误；电磁炉的上表面如果用金属材料制成，使用电磁炉时，上表面材料发生电磁感应要损失电能，电磁炉上表面要用绝缘材料制作，故D错误.]对涡流的应用与防止的理解1.电磁阻尼闭合回路的部分导体在做切割磁感线运动产生感应电流时，导体在磁场中就要受到磁场力的作用，根据楞次定律，磁场力总是阻碍导体的运动，于是产生电磁阻尼.2 .电磁驱动如果磁场相对于导体运动，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，安培力使导体运动起来.3 .电磁阻尼与电磁驱动的比较【例2】如图所示，在一蹄形磁铁下面放一个铜盘，铜盘和磁铁均可以自由绕轴转动，两磁极靠近铜盘，但不接触，当磁铁绕轴转动时，铜盘将（）A. 以相同的转速与磁铁同向转动B. 以较小的转速与磁铁同向转动C. 以相同的转速与磁铁反向转动D. 静止不动思路点拨：①磁铁转动时，铜盘中会产生涡流.②由楞次定律可分析铜盘的转动.B [因磁铁的转动，引起铜盘中磁通量发生变化而产生感应电流，进而受安培力作用而发生转动，由楞次定律可知安培力的作用是阻碍相对运动，所以铜盘与磁铁同向转动，又由产生电磁感应的条件可知，铜盘中能产生电流的条件必须是磁通量发生变化.故铜盘转动方向与磁铁相同而转速较小，不能与磁铁同速转动，所以正确选项是 B.]对电磁阻尼和电磁驱动的理解（1）电磁阻尼是感应电流所受的安培力对导体做负功，阻碍导体运动；而电磁驱动是感应电流所受的安培力对导体做正功，推动导体的运动.（2）在两种情况下，安培力均是阻碍导体与磁场之间的相对运动.⑶在电磁驱动中，主动部分的速度（或角速度）大于被动部分的速度（或角速度）.（4）电磁阻尼和电磁驱动都是电磁感应现象，均可以根据楞次定律和左手定则分析导体的受力情况.训练角度1:电磁阻尼问题2 •如图所示，用丝线悬挂闭合金属环，悬于0点，第一种情况是虚线左边有匀强磁场，右边没有磁场。

第一节电磁感应现象班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1. 能记住电流磁效应和电磁感应现象的发现相关的物理学史。

2．会知道电磁感应现象、感应电流的定义二、重点难点1．电磁感应现象2．感应电流三、问题导学1．奥斯特发现电流磁效应的实验是怎样的？2．科学家安培、科拉顿等也做过磁生电的试验而没有成功，问题出现在那里？3．是谁经过无数次试验，历经10年最终发现了磁生电？4．什么是电磁感应现象？什么是感应电流？四、自主学习（阅读课本P1-4页，《金版学案》P1考点1）1．完成《金版学案》P1预习篇五、要点透析见《金版学案》P1考点1【预习自测】1．电为人类带来了很大的方便，发电的基本原理是电磁感应，发现电磁感应现象的科学家是（）A．安培 B．赫兹C．法拉第 D．麦克斯韦2．下列现象中，属于电磁感应现象的是 ( )A．小磁针在通电导线附近发生偏转B．通电线圈在磁场中转动C．因闭合线圈在磁场中运动而产生的电流D ．磁铁吸引小磁针第一节 电磁感应现象 【巩固拓展】 1．在物理学的发展过程中，许多物理学家的科学发现推动了人类历史的进步，在对以下几位物理学家所做科学贡献的叙述中，不正确的说法是( ) A ．库仑发现了电流的磁效应 B ．爱因斯坦创立了相对论 C ．法拉第发现了电磁感应现象 D ．牛顿提出了万有引力定律奠定了天体力学的基础 2．下列现象属于电磁感应现象的是( ) A ．莱顿瓶放电使缝衣针磁化 B ．载流导线使小磁针发生偏转 C ．指南针总是大致指向南北方向 D ．放在磁铁附近的导体环在靠近磁铁过程中产生了电流 3．奥斯特发现电流磁效应引发了怎样的哲学思考？法拉第持怎样的观点？ 4．法拉第经历了多次失败后终于发现了电磁感应现象，他发现电磁感应现象的具体过程是怎样的？之后他又做了大量的实验都取得了成功，他认为成功的“秘诀”是什么？第一节 电磁感应现象班级 姓名 学号 评价【课堂检测】一、科拉顿错失磁生电１．课本图1-1-1，科拉顿的实验室怎样的？他错失磁生电的原因你认为是什么？二、法拉第发现磁生电2．什么是电磁感应现象？什么是感应电流？3．法拉第归纳了那些情况能产生电磁感应现象？● 【互动研讨】1． 奥斯特发现了电流的 现象2． 发现了电磁感应现象3．电磁感应现象中的电流叫第一节 电磁感应现象班级 姓名 学号 评价● 【当堂训练】1．(2020·海南高考改编)自然界的电、热和磁等现象都是相互联系的，很多物理学家为寻找它们之间的联系做出了贡献．下列说法错误的是()A．奥斯特发现了电流的磁效应，揭示了电现象和磁现象之间的联系B．欧姆发现了欧姆定律，说明了热现象和电现象之间存在联系C．法拉第发现了电磁感应现象，揭示了磁现象和电现象之间的联系D．焦耳发现了电流的热效应，定量给出了电能和热能之间的转换关系2．(双选)许多科学家在物理学发展过程中做出了重要贡献，下列叙述中符合物理学史实的是( ) A．牛顿发现并提出了万有引力定律B．库仑通过扭秤实验，测出了万有引力常量C．法拉第经过多年的实验探索终于发现了电磁感应现象D．卡文迪许提出了真空中两个静止点电荷间的相互作用规律3．下列现象中，属于电磁感应现象的是( )A．磁场对电流产生力的作用B．变化的磁场使闭合回路产生感应电流C．插入通电螺线管中的软铁棒被磁化D．电流周围产生磁场学习心得：高考理综物理模拟试卷注意事项：1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

第一章第7节涡流
一、教材分析
本节教材是选学内容，目的是让学生了解电磁感应在工农业生产生活中的运用，内容阅读性强，计算量小。

宜采用学生自学为主的教学方法。

二、教学目标
知识目标
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.
能力目标
培养学生客观、全面地认识事物的科学态度.
德育目标
培养学生用辩证唯物主义的观点认识问题.
三、教学重点
涡流的概念.
教学难点
如何避免涡流的有害作用及利用涡流获得大量的热量的应用.
四、新课导入设计
导入设计一：由生活经验引入，电磁炉在家庭中的广泛使用，电磁炉的工作原理如何？
导入设计二：实验引入，直接将电磁炉带进教室，现场进行演示，同时指出工厂里的冶炼坩埚等等都是用的电磁感应中的涡流现象制成的。

1。

涡流的原理及应用●涡流的定义当金属导体处在变化着的磁场中或在磁场中运动时，由于电磁感应作用而在整块金属导体内会产生感应电动势，由于导体自身存在电阻，在导体内部便会产生电流，这种电流在导体中的分布随着导体的表面形状和磁通的分布而不同，其路径往往有如水中的漩涡，因此称为涡流。

由于金属导体本身存在电阻，所以涡流在导体中将产生热量，所消耗的能量来源于使导体运动的机械功，或者建立在磁场变化的能量，因涡流而导致的能量损耗称为涡流损耗。

涡流损耗的大小与磁场的变化方式、导体的运动、导体的几何形状、导体的磁导率和电导率等因素有关。

●涡流的好处与害处一般情况下，在实际应用过程中，都要避免涡流带来的能量损耗，比如电动机，变压器的线圈绕在铁芯上，当线圈中通过交变电流时，在铁芯中将产生涡流，涡流会使铁芯发热，不但消耗了能量，还有可能损毁电动机，因此应该想办法减小涡流，常见的措施有：增大铁芯材料的电阻率，常用表面涂有薄层绝缘漆或绝缘的氧化物硅钢片，并且用许多硅钢片叠合而成，整块金属的电阻很小，涡流很强，采用叠钢片可以将涡流限制在狭窄的薄片之内，回路中的电动势较小，回路长度较长，电阻较大，因此涡流较小，因涡流造成的损失也就较小。

当然，也可以利用涡流做成一些感应加热的设备，最常见的就是电磁炉，首先经过转换装置使电流变为高频交流电，将其加在感应加热线圈上，由此产生高频交变磁场，磁力线通过金属锅底时将产生强大的涡流，由于金属锅底的电阻存在，便会发生电能到磁能再到热能的转换，产生焦耳热，从而达到加热食品的目的。

●涡流的应用——涡流检测涡流在现实生活中的应用是十分广泛的，下面详细介绍涡流检测技术。

利用电磁感应原理，用通过检测被检工件内感生涡流的变化无损的评定导电材料及其工件的某些性能，或发现缺陷的检测方法称为涡流检测。

涡流检测是一种无损检测方法，是通过测量涡流传感器的电阻抗的变化值来实现的。

涡流检测的基本原理为：当载有交变电流的检测线圈靠近导电试件（相当于次级线圈）时，由电磁感应理论可知，与涡流伴生的感应磁场与原磁场叠加，使得检测线圈的复阻抗发生改变。

2.5 涡流现象及其应用知识点一涡流现象1．涡流：整块导体内部因发生电磁感应而产生旋涡状的感应电流。

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。

知识点二涡流现象的应用1．涡流的热效应(1)电磁炉：电磁炉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)高频感应炉：在感应炉中，有产生高频交变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。

2．涡流的机械效应(1)电磁驱动：当磁场相对导体运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，安培力使导体运动起来的现象。

(2)电磁阻尼：当导体相对磁场运动时，导体中产生的涡流使导体受到安培力，并且安培力总是阻碍导体的运动。

(3)电磁阻尼与电磁驱动的比较3．涡流的磁效应涡流探测：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。

课堂练习【典例1】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【典例2】(多选)如图所示为用来冶炼合金钢的真空冶炼炉，炉外有线圈，将金属材料置于冶炼炉中，当线圈中通以电流时用感应加热的方法使炉内金属发热。

下列说法中正确的是()A．线圈中通以恒定电流，金属材料中也能产生感应电流B．线圈中通以随时间变化的电流，在金属材料中会产生感应电流C．感应加热是利用金属材料中的涡流冶炼金属的D．感应加热是利用线圈电阻产生的焦耳热冶炼金属的1、电磁炉是利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物。

下列相关的说法中正确的是( )A．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D．电磁炉的上表面一般都是用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗2、如图所示，在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯上分别放一小铁锅水和一玻璃杯水。

高中物理第一章电磁感应自感现象及其应用学案粤教版选修32[学习目标定位] 1.观察实验，了解自感现象，并能够通过电磁感应规律分析通电自感与断电自感.2.了解影响自感电动势大小的因素和自感系数的决定因素.3.了解日光灯的发光原理．1．电磁感应现象：穿过回路的磁通量发生变化时，回路中产生感应电动势的现象．电磁感应现象中产生的电流叫感应电流．2．通电导线周围存在磁场，当导线中电流增大时，导线周围各处的磁场都增强，当导线中电流减小时，导线周围各处的磁场都减弱．3．楞次定律：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化．一、自感现象1．自感现象：由于线圈本身的电流发生变化而产生的电磁感应现象．2．自感电动势：自感现象中产生的感应电动势．3．自感系数：简称自感或电感，跟线圈的形状、长短、匝数等因素有关，此外，有铁芯的线圈的自感系数比没有铁芯的大得多，单位是亨利，符号H.1 mH＝10－3 H,1μH＝10－3 mH.二、日光灯1．主要组成：灯管、镇流器、启动器．2．灯管：管中气体在导电时主要发出紫外线，管壁上的荧光粉受其照射时发出可见光．3．镇流器：一个带铁芯的线圈．当启动日光灯时，镇流器产生瞬时的高电压；当日光灯正常发光时，镇流器对灯管起降压限流作用．一、自感现象[问题设计]1．通电自感：如图1所示，开关S闭合的时候两个灯泡的发光情况有什么不同？图1答案灯泡A2立即正常发光，灯泡A1逐渐亮起来．2．断电自感：如图2所示，先闭合开关使灯泡发光，然后断开开关．图2(1)开关断开前后，流过灯泡的电流方向有何关系？(2)在开关断开过程中，有时灯泡闪亮一下再熄灭，有时灯泡只会缓慢变暗直至熄灭，请分析上述两种现象的原因是什么？答案(1)S闭合时，灯泡A中电流向左，S断开瞬间，灯泡A中电流方向向右，所以开关S 断开前后，流过灯泡的电流方向相反．(2)在开关断开后灯泡又闪亮一下的原因是灯泡断电后自感线圈中产生的感应电流比原线圈中的电流大．要想使灯泡闪亮一下再熄灭，就必须使自感线圈的电阻小于与之并联的灯泡．而当线圈电阻大于灯泡电阻时，灯泡只会延迟一段时间再熄灭．[要点提炼]自感现象是指当通过线圈的电流发生变化时，在线圈中引起的电磁感应现象．1．当线圈中的电流增大时，自感电动势的方向与原电流方向相反；2．当线圈中的电流减小时，自感电动势的方向与原电流方向相同；3．自感电动势总是阻碍线圈中电流的变化，但不能阻止线圈中电流的变化，只是延缓了过程的进行．4．断电自感中，若断开开关瞬间，通过灯泡的电流瞬间比断开开关前大，灯泡会闪亮一下；若断开开关后，通过灯泡的电流比断开开关前小，灯泡不会闪亮一下，而是逐渐变暗．(填“会闪亮”或“不会闪亮”)二、日光灯[问题设计]1．自感现象可分为断电自感和通电自感，在使日光灯管启动的过程中，应用了哪种自感现象？答案断电自感2．仔细阅读教材，你认为启动器在日光灯电路中的作用是什么？答案启动器在日光灯电路中相当于一个自动开关．3．镇流器在日光灯的启动及正常工作时各起什么作用？答案当启动日光灯时，由于启动器的两个触片的分离，镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，这个自感电动势与电源电压加在一起，形成一个瞬时高电压，加在灯管两端，使灯管中的气体放电，日光灯被点亮．日光灯管发光后，电阻小，要求电流小，且日光灯管是用交流电源(大小与方向都随时间变化的电流)供电，此时镇流器产生自感电动势，阻碍电流的变化，从而在灯管正常发光时起到降压限流的作用，保证日光灯管的正常工作．[要点提炼]1．启动器在日光灯电路中的作用为自动开关．2．镇流器的作用：当启动日光灯时，镇流器利用自感现象产生瞬时的高电压；当日光灯正常发光时，镇流器又利用自感现象，对灯管起到降压限流作用．一、自感现象的分析例1(单选)如图3所示，电感线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，LA、LB 是两个相同的灯泡，且在下列实验中不会烧毁，电阻R2阻值约等于R1的两倍，则()图3A．闭合开关S时，LA、LB同时达到最亮，且LB更亮一些B．闭合开关S时，LA、LB均慢慢亮起来，且LA更亮一些C．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB马上熄灭D．断开开关S时，LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭解析由于灯泡LA与线圈L串联，灯泡LB与电阻R2串联，当S闭合的瞬间，通过线圈的电流突然增大，线圈产生自感电动势，阻碍电流的增加，所以LB先亮；由于LA所在的支路电阻阻值偏小，故稳定时电流大，即LA更亮一些，A、B错误；当S断开的瞬间，线圈产生自感电动势，两灯组成的串联电路中，电流从线圈中电流开始减小，即从IA减小，故LA慢慢熄灭，LB闪亮后才慢慢熄灭，C错误、D正确．答案 D思路点拨(1)分析自感电流的大小时，应注意“L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计”这一关键语句；(2)电路接通瞬间，自感线圈相当于断路；(3)电路断开瞬间，回路中电流从L中原来的电流开始减小．二、自感现象的图象问题例2(单选)如图4所示的电路中，S闭合且稳定后流过电感线圈的电流是2 A，流过灯泡的电流是1 A，现将S突然断开，S断开前后，能正确反映流过灯泡的电流i随时间t变化关系的图象是()图4解析开关S断开前，通过灯泡D的电流是稳定的，其值为1 A．开关S断开瞬间，自感线圈的支路由于自感现象会产生与线圈中原电流方向相同的感应电动势，使线圈中的电流从原来的2 A逐渐减小，方向不变，且同灯泡D构成回路，通过灯泡D的电流和线圈L中的电流相同，也应该是从2 A逐渐减小到零，但是方向与原来通过灯泡D的电流方向相反，D 对．答案 D三、对日光灯的工作原理的理解例3(单选)如图5所示是日光灯的结构示意图，若按图示的电路连接，关于日光灯发光的情况，下列叙述中正确的是()图5A．S1接通，S2、S3断开，日光灯就能正常发光B．S1、S2接通，S3断开，日光灯就能正常发光C．S3断开，接通S1、S2后，再断开S2，日光灯就能正常发光D．当日光灯正常发光后，再接通S3，日光灯仍能正常发光解析当S1接通，S2、S3断开时，电源电压220 V直接加在灯管两端，达不到灯管启动的高压值，日光灯不能发光，选项A错误．当S1、S2接通，S3断开时，灯丝两端被短路，电压为零，不能使气体电离导电，日光灯不能发光，选项B错误．当日光灯正常发光后，再接通S3，则镇流器被短路，灯管两端电压过高，会损坏灯管，选项D错误只有当S1、S2接通，灯丝被预热，发出电子，再断开S2，镇流器中产生很大的自感电动势，和原电压一起加在灯管两端，使气体电离，日光灯正常发光，选项C正确．答案 C1．(对自感现象的理解)(单选)关于自感现象，下列说法正确的是()A．感应电流一定和原来的电流方向相反B．对于同一线圈，当电流变化越大时，线圈产生的自感电动势也越大C．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈的自感系数也越大D．对于同一线圈，当电流变化越快时，线圈中的自感电动势也越大答案 D解析当电流增大时，感应电流的方向与原来的电流相反，当电流减小时，感应电流的方向与原来的电流相同，故选项A错误；自感电动势的大小与电流变化快慢有关，与电流变化大小无关，故选项B错误，D正确；自感系数只取决于线圈本身的因素，与电流变化情况无关．故选项C错误．2．(自感现象的图象问题)(单选)在如图6所示的电路中，S是闭合的，此时流过线圈L的电流为i1，流过灯泡A的电流为i2，且i1＞i2，在t1时刻将S断开，那么流过灯泡A的电流随时间变化的图象是图中的()图6答案 D解析在0～t1时间内流过灯泡的电流为i2，且方向为从左向右，当断开S时，i2立即消失，但由于自感作用，i1并不立刻消失，而是产生自感电动势，与灯泡构成回路缓慢消失，此时流过灯泡的电流从i1开始逐渐减小，方向为从右向左，故D正确．故选D.3．(对日光灯工作原理的理解)(单选)如图所示，S为启动器，L为镇流器，其中日光灯的接线图正确的是()解析根据日光灯的工作原理，要想使日光灯发光，灯丝需要预热发出电子，灯管两端应有瞬时高压，这两个条件缺一不可．当启动器动、静触片分离后，选项B中灯管和电源断开，选项B错误；选项C中镇流器与灯管断开，无法将瞬时高压加在灯管两端，选项C错误；选项D中灯丝左、右端分别被短接，无法预热放出电子，不能使灯管内气体导电，选项D 错误．答案 A题组一自感现象的分析1．(单选)关于线圈的自感系数，下面说法正确的是()A．线圈的自感系数越大，自感电动势就一定越大B．线圈中电流等于零时，自感系数也等于零C．线圈中电流变化越快，自感系数越大D．线圈的自感系数由线圈本身的因素及有无铁芯决定答案 D解析自感系数是由线圈的大小、形状、圈数、有无铁芯等因素决定的，故B、C错，D对；自感电动势不仅与自感系数有关，还与电流变化快慢有关，故A错．2．(单选)如图1所示，L为自感系数较大的线圈，电路稳定后小灯泡A正常发光，当断开开关S的瞬间会有()图1A．灯A立即熄灭B．灯A慢慢熄灭C．灯A突然闪亮一下再慢慢熄灭D．灯A突然闪亮一下再突然熄灭答案 A解析当开关S断开时，由于通过自感线圈的电流从有变到零，线圈将产生自感电动势，但由于线圈L与灯A串联，在S断开瞬间，不能形成闭合回路，因此灯A在开关断开瞬间，立即熄灭．3．(单选)某同学为了验证断电自感现象，自己找来带铁芯的线圈L、小灯泡A、开关S和电池组E，用导线将它们连接成如图2所示的电路．检查电路后，闭合开关S，小灯泡发光；再断开开关S，小灯泡仅有不显著的延时熄灭现象．虽经多次重复，仍未见老师演示时出现的小灯泡闪亮现象，他冥思苦想找不出原因．你认为最有可能造成小灯泡未闪亮的原因是()图2A．电源的内阻较大B．小灯泡电阻偏大C．线圈电阻偏大D．线圈的自感系数较大答案 C解析从实物连接图中可以看出，线圈L与小灯泡并联，断开开关S时，小灯泡A中原来的电流立即消失，线圈L与小灯泡组成闭合回路，由于自感，线圈中的电流逐渐变小，使小灯泡中的电流变为反向且与线圈中电流相同，小灯泡未闪亮说明断开S前，流过线圈的电流与小灯泡的电流相同或较小，原因可能是线圈电阻偏大，故选项C正确．4．(单选)如图3所示，两个电阻阻值均为R，电感线圈L的电阻及电池内阻均可忽略不计，S原来断开，电路中电流I0＝E2R，现将S闭合，于是电路中产生了自感电动势，此自感电动势的作用是()图3A．使电路的电流减小，最后由I0减小到零B．有阻碍电流增大的作用，最后电流小于I0C．有阻碍电流增大的作用，因而电流总保持不变D．有阻碍电流增大的作用，但电流最后还是变为2I0答案 D解析S闭合，电路中电阻减小，电流增大，线圈产生的自感电动势的作用是阻碍原电流的增大，A错；阻碍电流增大，不是不让电流增大，而是让电流增大的速度变慢，B、C错；最后达到稳定时，电路中电流为I＝ER＝2I0，故D正确．5．(双选)如图4所示的电路中，线圈L的自感系数足够大，其直流电阻忽略不计，A、B是两个相同的灯泡，下列说法中正确的是()图4A．S闭合后，A、B同时发光且亮度不变B．S闭合后，A立即发光，然后又逐渐熄灭C．S断开的瞬间，A、B同时熄灭D．S断开的瞬间，A再次发光，然后又逐渐熄灭答案BD解析线圈对变化的电流有阻碍作用，开关接通时，A、B串联，同时发光，但电流稳定后线圈的直流电阻忽略不计，使A被短路，所以A错误，B正确；开关断开时，线圈产生自感电动势，与A构成回路，A再次发光，然后又逐渐熄灭，所以C错误，D正确．6．(双选)如图5所示甲、乙电路，电阻R和自感线圈L的电阻都很小，且小于灯泡电阻．接通S，使电路达到稳定，灯泡A发光，则()图5A．在电路甲中，断开S，A将逐渐变暗B．在电路甲中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗C．在电路乙中，断开S，A将逐渐变暗D．在电路乙中，断开S，A将先变得更亮，然后渐渐变暗答案AD解析题图甲中，A与电感线圈L在同一个支路中，流过的电流相同，断开开关S时，线圈L中的自感电动势要维持原电流不变，所以开关断开的瞬间，A的电流不变，以后电流渐渐变小．因此，A渐渐变暗．题图乙中，A所在支路的电流比电感线圈所在支路的电流要小(因为电感线圈的电阻相对很小)，断开开关S时，电感线圈的自感电动势要阻碍电流的变小，此瞬间电感线圈中的电流不变，电感线圈相当于一个电源给A供电．因此，反向流过A的电流瞬间要变大，然后渐渐变小，所以A将先闪亮一下，然后渐渐变暗．7．(单选)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，采取了双线绕法，如图6所示，其道理是()图6A．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的自感电动势相互抵消B．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的感应电流互相抵消C．当电路中的电流变化时，两股导线中产生的磁通量互相抵消D．当电路中的电流变化时，电流的变化量相互抵消答案 C解析能否有感应电动势，关键在于穿过回路的磁通量是否变化．由于导线是双线绕法，使穿过回路的磁通量等于零，无论通过的电流变化与否，磁通量均为零不变，所以不存在感应电动势和感应电流．题组二自感现象的图象问题8．(单选)在如图7所示的电路中，两个相同的小灯泡L1和L2分别串联一个带铁芯的电感线圈L和一个滑动变阻器R.闭合开关S后，调节R，使L1和L2发光的亮度一样，此时流过两个灯泡的电流均为I.然后，断开S.若t′时刻再闭合S，则在t′前后的一小段时间内，能正确反映流过L1的电流i1、流过L2的电流i2随时间t变化的图象是()答案 B解析与滑动变阻器R串联的L2，没有自感，直接变亮，电流变化图象如A中图线，C、D错误．与带铁芯的电感线圈串联的L1，由于自感，电流逐渐变大，A错误，B正确．9．(单选)如图8所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，电感L的电阻不计，电阻R 的阻值大于灯泡D的阻值，在t＝0时刻闭合开关S，经过一段时间后，在t＝t1时刻断开S，下列表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中，正确的是()图8答案 B解析在t＝0时刻闭合开关S，由于电感线圈L产生自感电动势，阻碍电流通过，电源输出电流较小，路端电压较高，经过一段时间电路稳定后，电源输出电流较大，路端电压较低．在t＝t1时刻断开S，电感线圈L产生自感电动势，与灯泡构成闭合回路，灯泡D中有反向电流通过，所以表示A、B两点间电压UAB随时间t变化的图象中正确的是B.10.如图9所示，电源的电动势为E＝10 V，内阻不计，L与R的电阻值均为5 Ω，两灯泡的电阻值均为RS＝10 Ω.图9(1)求断开S的瞬间，灯泡L1两端的电压；(2)定性画出断开S前后一段时间内通过L1的电流随时间的变化规律．答案(1)10 V(2)见解析图解析(1)电路稳定工作时，由于a、b两点的电势相等，导线ab上无电流通过．因此通过L的电流为IL＝E2R＝1010A＝1 A流过L1的电流为IS＝E2RS＝1020A＝0.5 A断开S的瞬间，由于线圈要想维持IL不变，而与L1组成闭合回路，因此通过L1的最大电流为1 A.所以此时L1两端的电压为U＝IL·RS＝10 V(正常工作时为5 V)．(2)断开S前，流过L1的电流为0.5 A不变，而断开S的瞬间，通过L1的电流突变为1 A，且方向也与原电流方向相反，然后渐渐减小到零，所以它的图象如图所示(t0为断开S的时刻)．注：从t0开始，电流持续的时间实际上一般是很短的．题组三对日光灯工作原理的理解11．(双选)在日光灯电路中接有启动器、镇流器和日光灯管，下列说法中正确的是() A．日光灯点燃后，镇流器、启动器都不起作用B．镇流器在点燃灯管时产生瞬时高压，点燃后起降压限流作用C．日光灯点亮后，启动器不再起作用，可以将启动器去掉D．日光灯点亮后，使镇流器短路，日光灯仍能正常发光，并能降低对电能的消耗答案BC解析日光灯工作时都要经过预热、启动和正常工作三个不同的阶段，它们的工作电流通路如图所示．在启动阶段镇流器与启动器配合产生瞬时高压．工作时，电流由镇流器经灯管，不再流过启动器，故日光灯启动后启动器不再工作，可以去掉，而镇流器还要起降压限流作用，不能去掉，故选B、C.12．在如图10所示的日光灯工作原理电路图中：(1)开关合上前，启动器的静触片和动触片是________(填“接通的”或“断开的”)；图10(2)开关刚合上时，220 V电压加在________上，使________发出辉光；(3)日光灯启动瞬间，灯管两端电压________220 V(填“大于”、“等于”或“小于”)；(4)日光灯正常发光时，启动器的静触片和动触片________(填“接通”或“断开”)，镇流器起着__________作用，保证日光灯正常工作；答案(1)断开的(2)启动器氖气放电(3)大于(4)断开降压限流解析日光灯按原理图接好电路后，当开关闭合，电源把电压加到启动器两极，使氖气放电而发出辉光．辉光产生的热量使U形动触片膨胀伸长，跟静触片接触而把电路接通，于是镇流器的线圈和灯管的灯丝中就有电流通过．电路接通后，启动器中的氖气停止放电，U形动触片冷却收缩，两个触片分离，电路自动断开，在电路突然断开的瞬间，由于镇流器中的电流急剧减小，会产生很高的自感电动势，其方向与原来电压方向相同，于是日光灯管成为电流的通路开始发光．日光灯使用的是交变电流，电流的大小和方向都在不断地变化，在日光灯正常发光时，由于交变电流通过镇流器的线圈，线圈中就会产生自感电动势，它总是阻碍电流变化，这时镇流器就起着降压限流的作用，保证日光灯的正常工作．11。

涡流的热效应的主要应用1。

涡流的热效应的应用由于大多数金属的电阻率很小，因此不大的感应电动势往往可以在整块金属内部激起强大的涡流，涡流同样也要放出焦耳热。

如果是整块金属绕上线圈,线圈通入交流，则金属产生的焦耳热与交流的频率的二次方成正比。

由此，人们制出了冶炼金属用的真空高频感应炉。

在感应炉中，有产生高频电流的电源,有产生交变磁场的线圈，线圈中间放置一个耐火材料制成的坩埚，用来放待熔化的金属.整个冶炼过程能在真空中进行，能冶炼出高纯度的金属。

现代家庭烹饪食物的一种新型炊具——电磁炉,其原理也是利用电磁感应引起的涡流加热来工作的。

2。

防止涡流的热效应的危害涡流产生的焦耳热也会造成危害，例如涡流的热效应对变压器和电机的运行极为不利,会导致铁芯温度升高,从而危及线圈绝缘材料的使用寿命；要损耗额外的能量，使变压器和电机的效率降低。

如何减少涡流的热效应造成的危害呢？因为焦耳热与电流的二次方成正比，所以减少涡流更能减少发热量。

在磁场的磁通量变化率相同的情况下,涡流的大小与回路面积有关,故可将电机、变压器的铁芯改用彼此绝缘的硅钢片叠合而成来代替。

彼此绝缘的硅钢片越薄，则涡流的回路面积越小，涡流也越小。

计算表明：涡流的热损耗与硅钢片的厚度的平方成正比。

如果金属中的涡流是由金属外边紧密绕着的线圈通入的交变电流的磁场B1产生的,由楞次定律，则涡流的磁场B2与B1 平行，阻碍B1的变化。

根据右手螺旋定则，磁感应强度方向垂直于电流(即线圈）所在平面。

故金属中的涡流所在平面与金属外边的线圈平面平行。

为了减少涡流的回路面积，彼此绝缘的薄硅钢片的叠合方向要与外边套上的线圈平面垂直，与交变电流的磁场B1方向平行(涡流的回路最大直径为薄硅钢片的厚度）。

常见的小型变压器,薄硅钢片各表面涂上绝缘漆，两近似于“F”型薄片交叉对接拼成“曰”形状的平面,各平面再叠压在一起，将绕上线圈的方塑料框卡紧，线圈平面与硅钢片平面互相垂直，这也是为了减少涡流的回路面积，减少涡流的热损耗。

高中物理涡流的概念教案教学目标：1. 了解涡流的定义和产生原理；2. 掌握涡流的特点和影响因素；3. 能够运用涡流的知识解释实际生活中的现象。

教学重点：1. 涡流的定义和原理；2. 涡流的特点和影响因素；3. 涡流的应用和相关实例。

教学难点：1. 理解涡流产生的原理；2. 分析涡流的特点和影响因素。

教学准备：1. 多媒体课件；2. 实验材料：磁体、铜管等；3. 相关教学资料。

教学过程：一、导入（5分钟）通过展示一个漩涡的视频或图片，引导学生思考：这是什么现象？它是如何产生的？二、讲解涡流的定义和原理（10分钟）1. 介绍涡流概念：涡流是一种液态或气态流体在受到外力作用时产生的旋转流动现象。

2. 解释涡流产生的原理：涡流是由于流体在受到外力作用时，产生了旋转运动，形成了涡旋。

三、探究涡流的特点和影响因素（15分钟）1. 分析涡流的特点：涡流具有环形流线、旋转速度随着距离的增加而减小等特点。

2. 探讨影响涡流产生的因素：涡流的产生受到外力大小、流体粘度、流体密度等因素的影响。

四、实验探究（20分钟）设计涡流实验：将一个磁体掉入铜管中，观察磁体在铜管内的运动情况。

让学生根据实验结果分析涡流的作用机制。

五、应用与拓展（10分钟）1. 讨论涡流的应用领域：涡流传感器、涡流制动器等；2. 调查和讨论其他实际生活中的涡流现象，如厨房水槽漩涡等。

六、总结与评价（5分钟）回顾本节课的重点内容，引导学生总结所学的涡流知识，并评价自己的学习情况。

教学拓展：1. 组织学生进行涡流现象的研究项目，探究更多涡流的应用领域；2. 设计更多涡流实验，进一步深入学生对涡流的理解；3. 播放相关视频或动画，帮助学生更直观地理解涡流的形成和特点。

教学反思：1. 涡流是一个抽象的物理现象，如何通过实验和案例引起学生的兴趣是本课的难点；2. 如何进一步锻炼学生的分析和解决问题的能力，是需要进一步完善的地方。

第八节涡流现象及其应用【思维激活】电磁灶是利用电磁感应引起涡流加热原理来工作，它主要是由感应加热线圈、灶台台板和烹饪锅等组成，如下图。

电磁灶台面下布满了线圈，当通过中频交流电时，在台板和铁锅之间产生交变磁场，磁感应穿过锅体，产生感应电流——涡流，这种感应电流在金属锅体中产生热效应，从而到达加热和烹饪食物目，以下哪些因素可导致加热效果差？提示：涡流与磁通量变化率有关，变化率越大产生感应电动势越大，即交流电频率越高，涡流效果就越明显；底面积越大，导面性能越好锅，涡流效果会越明显。

【自主整理】1.涡流：用整块金属材料做铁芯绕制线圈，当线圈中通有变化电流时，变化电流会产生变化磁场，变化磁场穿过线圈，整个铁芯会自成回路，产生涡流，这种电流看起来像水漩涡，把这种电流叫做涡电流，简称涡流.2.电磁阻尼：当导体在磁场中运动时，如导体中出现涡流，即感应电流，感应电流会受到安培力作用，安培力方向总是阻碍导体运动，这种现象叫做电磁阻尼.3.电磁驱动：如果磁场相对于导体运动，在导体中会产生感应电流，感应电流使导体受到安培力作用，安培力使导体转动起来.这种现象就是电磁驱动.4.电磁阻尼和电磁驱动原理就是楞次定律中所表达，感应电流出现，总是要阻碍导体与磁场间相对运动.【高手笔记】在一根导体外面绕上线圈，并把线圈通交流电，那么线圈就产生交变磁场。

由于线圈中间导体在圆周方向是可以等效成一圈圈闭合回路，所以在导体圆周方向会产生感应电流，电流方向沿导体圆周方向转圈，就像一圈圈漩涡，所以这种情况下产生感应电流被称为涡流。

导体外周长越长，交变磁场频率越高，涡流就越大。

【名师解惑】如何理解涡流概念及其利用？涡流：“涡电流〞简称，也称为“傅科电流〞。

迅速变化磁场在导体〔包括半导体〕内，引起感应电流，其流动路线呈漩涡形，故称“涡流〞。

磁场变化越快，感应电动势越大，因而涡流也就越强。

涡流能使导体发热。

在磁场发生变化装置中，往往把导体分成一组相互绝缘薄片〔如变压器铁芯〕或一束细条〔如感应圈铁芯〕，以减低涡流强度，从而减少能量损耗。

第七节涡流现象及其应用班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1．运用电磁感应、电路等知识分析各种涡流现象2．了解涡流产生的原因及应用和防止,用理论知识解决实际问题的能力．二、重点难点1．涡流的产生原理2．涡流现象中能量转化情况的分析三、问题导学1．什么是涡流现象？2．感应加热具有哪些优点？3．减小涡流危害的途径有哪些？四、自主学习（阅读课本P29-31页，《金版学案》P29考点4）1．完成《金版学案》P27预习篇4五、要点透析见《金版学案》P29考点4【预习自测】1．(单选)熔化金属的一种方法是用“高频炉”，它的主要部件是一个铜制线圈，线圈中有一钳锅，锅内放入待熔的金属块．当线圈中通以高频交流电时，锅中金属就可以熔化，这是因为( )A．线圈中的高频交流电通过线圈电阻，产生焦耳热B．线圈中的高频交流电产生高频微波辐射，深入到金属内部，产生焦耳热C．线圈中的高频交流电在钳锅中产生感应电流，通过钳锅电阻产生焦耳热D．线圈中的高频交流电在金属块中产生感应电流，通过金属块电阻产生焦耳热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，以减小发热量第七节 涡流现象及其应用【巩固拓展】课本作业P31练习1、2、31．(单选)高频感应炉是用来熔化金属对其进行冶炼的，如图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，线圈通入高频交变电流，这时被治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冶炼的金属中，因此适于冶炼特种金属．那么该炉的加热原理是( )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2．(单选)电磁炉利用电磁感应现象产生的涡流，使锅体发热从而加热食物．下列相关的说法中正确的是( )A ．锅体中涡流的强弱与磁场变化的频率有关B ．电磁炉中通入电压足够高的直流电也能正常工作C ．金属或环保绝缘材料制成的锅体都可以利用电磁炉来烹饪食物D ．电磁炉的上表面一般都用金属材料制成，以加快热传递减少热损耗3．(双选)如图2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，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第七节 涡流现象及其应用 班级 姓名 学号 评价【课堂检测】一、涡流的理解1．(单选)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课 后拓展案 课 堂检测案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二、涡流现象在生活中的应用2．(双选)电磁炉采用感应电流(涡流)的加热原理，是通过电子线路产生交变磁场，把铁锅放在炉面上时，在铁锅底部产生交变的电流，它具有升温快、效率高、体积小、安全性好等优点．下列关于电磁炉的说法中正确的是( )A．电磁炉面板可采用陶瓷材料，发热部分为铁锅底部B．电磁炉可以用陶瓷器皿作为锅具对食品加热C．可以通过改变电子线路的频率来改变电磁炉的功率D．电磁炉面板可采用金属材料，通过面板发热加热锅内食品3． (单选)在水平放置的光滑绝缘导轨上，沿导轨固定一个条形磁铁，如图所示．现有铜、铝和有机玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去．各滑块在向磁铁运动的过程中( )A．都做匀速运动B．甲、乙做加速运动C．甲、乙做减速运动D．乙、丙做匀速运动4． (双选)安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警．以下关于这个安检门的说法正确的是( )A．这个安检门也能检查出毒品携带者B．这个安检门只能检查出金属物品携带者C．如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查出金属物品携带者D．这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应●【互动研讨】1．涡流现象的应用和危害？课堂训练案第七节涡流现象及其应用班级姓名学号评价●【当堂训练】1．在一个绕有线圈的可拆变压器铁芯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C．变化的电流、小铁锅D. 不论如何都是一样,水温不会升高2．如下图所示，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．铜环摆动过程中有部分机械能转化为热能3．如图所示，A、B为大小、形状均相同且内壁光滑，但用不同材料制成的圆管，竖直固定在相同高度。