涡流现象和电磁灶共24页

第 1 章 电磁感应与现代生活
学案9 涡流现象与电磁灶
目标定位
1.能说出涡流的产生原因及涡流的防止和利用. 2.了解电磁灶的工作原理.
知识探究
自我检测
一、探究涡电流现象
问题设计
知识探究
演示涡流生热实验 在一个绕有线圈的可拆变压器铁心上面放一口 小铁锅(如图1)，锅内放少许水，给线圈通入交 变电流一段时间.再用玻璃杯代替小铁锅，通电
典例精析
一、对涡流的理解 例1 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
解析 涡流的本质是电磁感应现象中产生的感应电流，只 不过是由金属块自身构成回路，它既有热效应，也有磁效 应，所以A正确，B、C错误； 硅钢中产生的涡流较小，D错误. 答案 A
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3所示)，磁铁就会很快
停下来，解释这的闭合线圈时，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，还受线圈的磁场阻力，克服阻 力需要做的功较多，弹簧振子的机械能损失较快，因而会很快 停下来.
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
1234
解析 线圈中的高频交流电通过线圈，从而产生变化的电磁场， 使得处于电磁场的金属块产生涡流，进而发热，故A、B、C错 误，D正确；故选D. 答案 D

20
2．涡流的热效应 当变压器的线圈中通过交变电流时，在铁芯内部有变化的 磁场，因而产生感生电场，引起涡流．涡流在通过电阻时也要 放出焦耳热．
21
(1)应用：利用它的热效应进行加热的方法称为感应加 热．而涡流的大小和磁通量变化率成正比，磁场变化的频率越 高，导体里的涡流也越大．实际上，一般使用高频交流电激发 涡流．如：
1
一、涡流现象 如下图所示，在一根导体外面绕上线圈，当线圈中 的电流发生__变___化___时，这个线圈内的导体中就会产生
_感___应__电__流____，这种__电__流____看起来很像水的漩涡，所以叫做 __涡__流____．导体的外周长越长，交变磁场的频率越高，产生的 涡流就越___大_____．
①高频焊接：如下图所示，线圈中通以高频交流电时，待 焊接的金属工件中就产生感应电流(涡电流)．由于焊缝处的接 触电阻很大，放出的焦耳热很多，致使温度升得很高，将金属 熔化，焊接在一起．我国生产的自行车架就是用这种方法焊接 的．
22
23
②高频感应炉：高频感应炉利用涡流来熔化金属．上面有 冶炼金属的感应炉的示意图．冶炼锅内装入被冶炼的金属，线 圈通上高频交变电流，这时被冶炼的金属中就产生很强的涡 流，从而产生大量的热使金属熔化．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冶炼的金属中，因此适 于冶炼特种合金和特种钢．
10
3．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____，削弱涡流，减少 发热损失．
11

1．如图所示，将绕在铁芯上的线圈接入 220V 交变电源， 几分钟后就可以感到铁芯变热，这说明发生了什么现象？

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．
栏目 导引
第1章
电磁感应与现代生活
(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)：
栏目 导引
第1章
电磁感应与现代生活
电磁灶的原理及优点
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？
栏目 导引
第1章
电磁感应与现代生活
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
栏目 导引
第1章
电磁感应与现代生活
它的励磁线圈和励磁铁心构成了工频励磁器.
栏目 导引
第1章
电磁感应与现代生活
【思路点拨】
关键有两点：
此类题属于信息题，解题的
(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．
栏目 导引
第1章
电磁感应与现代生活
【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 ,
①________________________________.
②________________________________. ③________________________________.
(2)①电磁炉所用的锅不能用陶瓷锅、耐热玻
璃锅的原因是____________；②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 还能起到加热作用吗？为什么？

涡流现象是电磁感应原理的一种表现， 当磁场发生改变时，导体中会产生感应 电流，形成涡流。在电磁灶中，利用涡 流现象产生热量，从而实现烹饪功能。
电磁灶的加热原理是利用高频电磁场在 涡流的大小和分布与电磁灶的功率、锅
金属锅具中产生涡流，使锅体自身发热， 具的材质、形状以及磁场强度等因素有
从而实现对食物的加热。因此，涡流现 关。通过合理设计电磁灶的电路和磁场
高效节能
涡流能够集中电磁能量， 提高能量利用率，从而实 现高效节能的效果。
均匀加热
涡流在锅底形成均匀的磁 场，使锅具受热均匀，确 保食物烹饪均匀。
电磁灶中涡流的产生与控制
产生原理
电磁灶通过高频电磁场在金属锅 具中产生涡流，从而产生热量。
控制方式
通过调节电磁灶的功率和温度， 可以控制涡流的强度和加热温度，
象是电磁灶的核心原理之一。
分布，可以实现对涡流的精确控制，从
而提高加热效率和均匀性。
对未来研究的建议与展望
进一步研究不同材质、形状和大小的 锅具对电磁灶中涡流产生和分布的影 响，以提高电磁灶的加热效率和均匀 性。
加强电磁灶的安全性研究，如电磁辐 射、泄漏电流等，确保电磁灶在使用 过程中的安全可靠。
提高电磁灶的效率与安全性
优化电磁灶的加热效率
通过改进电磁灶的线圈结构和控制算 法，提高加热效率，减少能源浪费。
增强电磁灶的安全性
采用温度控制、过载保护和电磁屏蔽 等安全措施，确保使用过程中的安全 可靠。
开发新型的电磁灶材料与技术
探索新型的电磁材料
研究具有高磁导率、低损耗的新型电磁材料，提高电磁灶的 工作效能。
探索新型的电磁灶技术，如多频段加 热、远红外加热等，以实现更高效、 更健康的烹饪方式。