渦流現(xiàn)象與電磁灶教案

《渦流現(xiàn)象與電磁灶教案》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、3.2渦流現(xiàn)象與電磁灶[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.能說出渦流的產(chǎn)生原因及渦流的防止和利用.2.了解電磁灶的工作原理．1．楞次定律：感應(yīng)電流的磁場總要阻礙引起感應(yīng)電流的磁通量的變化．2．純電阻產(chǎn)生電熱的表達(dá)式：Q＝I2Rt＝UIt＝t.一、探究渦電流現(xiàn)象1．渦電流現(xiàn)象：用整塊金屬材料做鐵心繞制的線圈，鐵心的橫截面可看作是由一圈圈閉合回路組成的．當(dāng)線圈中通有交變電流時，鐵心中這些回路的磁通量就會發(fā)生變化，從而在鐵心內(nèi)產(chǎn)生呈渦旋狀的感應(yīng)電流，叫做渦電流，簡稱渦流．2．為了減小渦流，變壓器和鎮(zhèn)流器的鐵心通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成．二、無火之灶——電磁灶1．常用的電磁灶有工頻電磁灶和高

2、頻電磁灶．2．利用渦電流轉(zhuǎn)化的熱能，還可提煉金屬；利用渦電流在磁場中受到的電磁力，可制成電磁驅(qū)動設(shè)備和電磁阻尼設(shè)備.一、探究渦電流現(xiàn)象[問題設(shè)計]　演示渦流生熱實驗在一個繞有線圈的可拆變壓器鐵心上面放一口小鐵鍋(如圖1)，鍋內(nèi)放少許水，給線圈通入交變電流一段時間．再用玻璃杯代替小鐵鍋，通電時間相同．分析上面實驗結(jié)合教材內(nèi)容回答下列問題：(1)鐵鍋和玻璃杯中的水溫有什么不同？圖1答案　通電后鐵鍋中的水逐漸變熱，玻璃杯中的水溫不變化(忽略熱傳導(dǎo))．(2)試著解釋這種現(xiàn)象．答案　線圈接入周期性變化的電流，某段時間內(nèi)，若電流變大，則其磁場變強(qiáng)，變化的磁場激發(fā)出感生電場，小鐵鍋(導(dǎo)體)

3、可以看作是由許多閉合線圈組成的，在感生電場作用下，這些線圈中產(chǎn)生了感生電動勢，從而產(chǎn)生渦旋狀的感應(yīng)電流，由于導(dǎo)體存在電阻，當(dāng)電流在導(dǎo)體中流動時，就會產(chǎn)生電熱，則鍋中的水會熱起來．而玻璃當(dāng)中雖然也會產(chǎn)生感生電場，但沒有自由移動的電荷，故不會產(chǎn)生電流，也不會產(chǎn)生電熱，則玻璃杯中的水溫沒有變化．[要點(diǎn)提煉]1．渦流是整塊導(dǎo)體發(fā)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象，同樣遵循法拉第電磁感應(yīng)定律．2．磁場變化越快(越大)，導(dǎo)體的橫截面積S越大，導(dǎo)體材料的電阻率越小，形成的渦流就越大．3．由于整塊金屬的電阻很小，所以渦電流常常很大．變壓器和鎮(zhèn)流器的鐵心通常用涂有絕緣漆的薄硅鋼片疊壓制成，而不是用一整塊鐵制成，

4、其原因是為了減小渦電流，減少鐵心發(fā)熱損失．二、無火之灶——電磁灶[問題設(shè)計]如圖2所示是某電磁爐的工作原理圖，下面是某一品牌電磁爐的說明書上的部分內(nèi)容：“這一部分和電磁爐是采用磁場感應(yīng)渦流加熱原理，他利用電流通過線圈產(chǎn)生磁場，當(dāng)磁場內(nèi)的磁感線通過含鐵質(zhì)鍋底部時，即會產(chǎn)生無數(shù)的小渦流，使鍋體本身自行快速發(fā)熱，然后再加熱鍋內(nèi)食物．電磁爐工作時產(chǎn)生的電磁波，完全被線圈底部的屏蔽層和頂板上的含鐵質(zhì)鍋所吸收，不會泄漏，對人體健康絕對無危害．”問題：(1)渦流產(chǎn)生在哪里？(2)產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分是否接觸？(3)電磁爐的表面(陶瓷)在電磁爐工作時會不會發(fā)熱？為什么？圖2答案　(

5、1)渦流產(chǎn)生在鐵質(zhì)鍋底部．(2)產(chǎn)生渦流的部分和引起渦流的部分不接觸．(3)從理論上講，由于電磁爐表面是陶瓷做成，所以在電磁爐工作時不會發(fā)熱．[要點(diǎn)提煉]電磁灶的臺面下布滿了金屬導(dǎo)線纏繞的線圈．當(dāng)通上交替變化極快的交變電流時，在臺板與鐵鍋底之間產(chǎn)生強(qiáng)大的交變磁場；磁感線穿過鍋體，使鍋底感應(yīng)出大量的強(qiáng)渦流，當(dāng)渦流受到材料電阻的阻礙時，就放出大量的熱，將飯菜煮熟．三、電磁阻尼和電磁驅(qū)動[問題設(shè)計]1．電磁阻尼彈簧上端固定，下端懸掛一根磁鐵．將磁鐵托起到某一高度后放開，磁鐵能上下振動較長時間才停下來．如果在磁鐵下端放一個固定的閉合線圈，使磁鐵上下振動時穿過它(如圖3所示)，磁鐵就會

6、很快停下來，解釋這個現(xiàn)象．圖3答案　當(dāng)磁鐵穿過固定的閉合線圈時，在閉合線圈中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流的磁場會阻礙磁鐵靠近或離開線圈，也就使磁鐵振動時除了受空氣阻力外，還受線圈的磁場阻力，克服阻力需要做的功較多，彈簧振子的機(jī)械能損失較快，因而會很快停下來．2．電磁驅(qū)動一個閉合線圈放在蹄形磁鐵的兩磁極之間，如圖4所示，蹄形磁鐵和閉合線圈都可以繞OO′軸轉(zhuǎn)動．當(dāng)蹄形磁鐵順時針轉(zhuǎn)動時線圈也順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)磁鐵逆時針轉(zhuǎn)動時線圈也逆時針轉(zhuǎn)動．圖4根據(jù)以上現(xiàn)象，回答下列問題：(1)蹄形磁鐵轉(zhuǎn)動時，穿過線圈的磁通量是否變化？(2)線圈轉(zhuǎn)動起來的動力是什么力？線圈的轉(zhuǎn)動速度與磁鐵的轉(zhuǎn)動速度相同嗎

7、？答案　(1)變化．(2)線圈內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流受到安培力的作用，安培力作為動力使線圈轉(zhuǎn)動起來．線圈的轉(zhuǎn)速小于磁鐵的轉(zhuǎn)速．[要點(diǎn)提煉]電磁阻尼與電磁驅(qū)動的區(qū)別與聯(lián)系：1．電磁阻尼中安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相反，阻礙導(dǎo)體運(yùn)動；電磁驅(qū)動中導(dǎo)體受安培力的方向與導(dǎo)體運(yùn)動方向相同，推動導(dǎo)體運(yùn)動．2．電磁阻尼中克服安培力做功，其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能，最終轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；電磁驅(qū)動中由于電磁感應(yīng)，磁場能轉(zhuǎn)化為電能，通過安培力做功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)械能而對外做功．3．電磁阻尼與電磁驅(qū)動現(xiàn)象中安培力的作用效果均為阻礙相對運(yùn)動，