2019-2020年高中物理第1章电磁感应第3节电磁感应定律的应用教学案鲁科版选修3-2

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1、2019-2020年高中物理第1章电磁感应第3节电磁感应定律的应用教学案鲁科版选修3-2　　　　　　　　　　　　　　　　　一、涡流及其应用1．涡流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，金属块内部就会产生旋涡状的感应电流，这种感应电流叫做涡电流，简称涡流。2．涡流的应用——电磁炉(1)工作原理：利用涡流原理制成的。图131(2)优点：热效率高；无烟火，无毒气、废气，被称为“绿色炉具”；只对铁质锅具加热，炉体本身不发热。3．涡流的危害及防止(1)危害：变压器、电动机、发电机的铁芯会因涡流损失大量的电能并导致设备发热。(2)防止：为减小涡流，电动机、变压器铁芯是用外表涂

2、有绝缘材料的薄硅钢片叠成的，而不采用整块硅钢铁芯，这样可以使涡流大为减弱，涡流损失大大降低，从而降低能耗，提高了设备的工作效率。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，利用了电磁感应原理。2．动圈式话筒动圈式话筒是把声音信号转变为电信号的装置，由膜片、线圈、永磁体等构成。其工作原理是利用了电磁感应现象。1．自主思考——判一判(1)涡流也是感应电流。(√)(2)金属中的涡流会产生热量，生活中的电磁炉是利用这一原理而工作的。(√)(3)磁卡读取信息时，利用了电磁感应原理。(√)(4)录音机在磁带上录制声音时，利用了电磁感应原理。

3、(×)(5)动圈式话筒工作时利用了电磁感应现象把声音信号转变为电信号。(√)2．合作探究——议一议(1)电磁炉使用时无烟火、无燃气，炉体本身也不发热，它是如何加热锅内食物的呢？提示：电磁炉是近几年来逐步进入家庭的一种新型炉具，其工作原理与涡流有关。如图甲所示，当50Hz的交变电流流入电磁炉时，经过整流和变频后，变成20～50kHz的高频交变电流进入炉内线圈，产生了变化很快的磁场，如图乙所示，放在电磁炉上面的铁质(或钢质)锅底内产生了感应电动势，由E＝n，由于磁场变化快，则大，故感应电动势E较大，而铁质(钢质)锅底是整块导体，电阻很小，所以在锅底产生很强的涡电流，热效应极大，短时间内

4、锅底迅速发热，加热锅内的水或食物，如图丙所示。(2)在使用电磁炉时，所有的锅具都能用吗？提示：不能。因为电磁炉是以电磁感应产生涡电流，利用涡电流的热效应产生热量，所以不是所有的锅具都能用。适合放在电磁炉上烹饪的器具有不锈钢锅、不锈钢壶、平底铁锅(钢锅)等；不适用的有陶瓷锅、耐热玻璃锅等，因为陶瓷锅和玻璃锅是由绝缘材料制成，不能产生涡流，无法加热食物。(3)动圈式话筒与电容式话筒的工作原理相同吗？提示：动圈式话筒与电容式话筒的工作原理不同，电容式话筒的工作原理是随着声音信号的变化，电容器两极板间的距离发生变化，从而改变电容器的电容，使电容器在不断地充放电，形成充放电电流，而不是依据电

5、磁感应现象制作的。涡流的产生及能量变化1．涡流产生的条件涡流的本质是电磁感应现象，涡流的产生条件是穿过金属块的磁通量发生变化，并且金属块本身可自行构成闭合回路。同时因为整个导体回路的电阻一般很小，所以感应电流很大，就像水中的旋涡。2．涡流的大小(1)涡流的大小与电流变化频率有关，电流变化越快，产生的感应电动势E越大。(2)与被感应的金属导体的电阻有关，电阻越小，金属导体产生的涡流越强。(3)为尽可能减小涡流损失，可采用大电阻率的硅钢片制作铁芯。3．可以产生涡流的两种情况把块状金属放在变化的磁场中。让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动。4．能量转化伴随着涡流现象，其他形式的能转化成

6、电能最终在金属块中转化为内能。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；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。[典例]　光滑曲面与竖直平面的交线是抛物线，如图132所示，抛物线下半部分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(图中虚线所示)，一个金属块从抛物线上y＝b(b>a)处以速度v沿抛物线下滑，假设抛物线足够长，金属块沿抛物线下滑后产生的焦耳热总量是(　　)图132A．mgb　　　　　　　B.mv2＋mgbC．mg(b－a)D.mv2＋mg(b－a)[思路点拨](1)金属

7、块在反复进出磁场时会产生感应电流。(2)金属块最终将在虚线以下的光滑曲面上做往复运动，而不是停在O点。[解析]　金属块在进出磁场过程中要产生感应电流，感应电流产生焦耳热，机械能要减少，上升的最大高度不断降低，最后刚好滑不出磁场后，就做往复运动，永不停止。根据能量转化与守恒定律，整个过程中产生的焦耳热应等于机械能的损失，即Q＝ΔE＝mv2＋mg(b－a)，故D正确。[答案]　D处理有关涡流问题有两种方法：一是利用楞次定律、法拉第电磁感应定律等知识来判断涡流的作用；二是从