涡流现象与电磁灶教案

3.2 涡流现象与电磁灶

[学习目标定位] 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．

1．楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化．

2．纯电阻产生电热的表达式：Q ＝I 2Rt ＝UIt ＝U 2R t .

一、探究涡电流现象

1．涡电流现象：用整块金属材料做铁心绕制的线圈，铁心的横截面可看作是由一圈圈闭合回路组成的．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，从而在铁心内产生呈涡旋状的感应电流，叫做涡电流，简称涡流．

2．为了减小涡流，变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成．

二、无火之灶——电磁灶

1．常用的电磁灶有工频电磁灶和高频电磁灶．

2．利用涡电流转化的热能，还可提炼金属；利用涡电流在磁场中受到的电磁力，可制成电磁驱动设备和电磁阻尼设备.

一、探究涡电流现象

[问题设计]

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，通电时间相同．

分析上面实验结合教材内容回答下列问题：

(1)铁锅和玻璃杯中的水温有什么不同？

图1

答案 通电后铁锅中的水逐渐变热，玻璃杯中的水温不变化(忽略热传导)．

(2)试着解释这种现象．

答案 线圈接入周期性变化的电流，某段时间内，若电流变大，则其磁场变强，变化的磁场激发出感生电场，小铁锅(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，则锅中的水会热起来．而玻璃当中虽然也会产生感生电场，但没有自由移动的电荷，故不会产生电流，也不会产生电热，则玻璃杯中的水温没有变化．

[要点提炼]

1．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．

2．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．由于整块金属的电阻很小，所以涡电流常常很大．

变压器和镇流器的铁心通常用涂有绝缘漆的薄硅钢片叠压制成，而不是用一整块铁制成，其原因是为了减小涡电流，减少铁心发热损失．

二、无火之灶——电磁灶

[问题设计]

如图2所示是某电磁炉的工作原理图，下面是某一品牌电磁炉的说明书上的部分内容：“这一部分和电磁炉是采用磁场感应涡流加热原理，他利用电流通过线圈产生磁场，当磁场内的磁感线通过含铁质锅底部时，即会产生无数的小涡流，使锅体本身自行快速发热，然后再加热锅内食物．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锅所吸收，不会泄漏，对人体健康绝对无危害．”问题：(1)涡流产生在哪里？(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分是否接触？(3)电磁炉的表面(陶瓷)在电磁炉工作时会不会发热？为什么？

图2

答案(1)涡流产生在铁质锅底部．(2)产生涡流的部分和引起涡流的部分不接触．(3)从理论上讲，由于电磁炉表面是陶瓷做成，所以在电磁炉工作时不会发热．

[要点提炼]

电磁灶的台面下布满了金属导线缠绕的线圈．当通上交替变化极快的交变电流时，在台板与铁锅底之间产生强大的交变磁场；磁感线穿过锅体，使锅底感应出大量的强涡流，当涡流受到材料电阻的阻碍时，就放出大量的热，将饭菜煮熟．