第八節(jié) 渦流現(xiàn)象及其應(yīng)用【思維激活】電磁灶是利用電磁感應(yīng)引起的渦流加熱的原理來工作的，它主要是由感應(yīng)加熱線圈、灶臺臺板和烹飪鍋等組成，如圖所示。電磁灶的臺面下布滿了線圈，當(dāng)通過中頻交流電時(shí)，在臺板和鐵鍋之間產(chǎn)生交變磁場，磁感應(yīng)穿過鍋體，產(chǎn)生感應(yīng)電流渦流，這種感應(yīng)電流在金屬鍋體中產(chǎn)生熱效應(yīng)，從而達(dá)到加熱和烹飪食物的目的，下列哪些因素可導(dǎo)致加熱效果差？提示：渦流與磁通量的變化率有關(guān)，變化率越大產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢越大，即交流電的頻率越高，渦流的效果就越明顯；底面積越大，導(dǎo)面性能越好的鍋，渦流的效果會越明顯。【自主整理】1.渦流：用整塊金屬材料做鐵芯繞制的線圈，當(dāng)線圈中通有變化的電流時(shí)，變化的電流會產(chǎn)生變化的磁場，變化的磁場穿過線圈，整個(gè)鐵芯會自成回路，產(chǎn)生渦流，這種電流看起來像水的漩渦，把這種電流叫做渦電流，簡稱渦流.2.電磁阻尼：當(dāng)導(dǎo)體在磁場中運(yùn)動(dòng)時(shí)，如導(dǎo)體中出現(xiàn)渦流，即感應(yīng)電流，感應(yīng)電流會受到安培力作用，安培力的方向總是阻礙導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象叫做電磁阻尼.3.電磁驅(qū)動(dòng)：如果磁場相對于導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電流，感應(yīng)電流使導(dǎo)體受到安培力的作用，安培力使導(dǎo)體轉(zhuǎn)動(dòng)起來.這種現(xiàn)象就是電磁驅(qū)動(dòng).4.電磁阻尼和電磁驅(qū)動(dòng)的原理就是楞次定律中所敘述的，感應(yīng)電流的出現(xiàn)，總是要阻礙它們之間的相對運(yùn)動(dòng).就是導(dǎo)體與磁場間的相對運(yùn)動(dòng).【高手筆記】在一根導(dǎo)體外面繞上線圈，并把線圈通交流電，那么線圈就產(chǎn)生交變磁場。由于線圈中間的導(dǎo)體在圓周方向是可以等效成一圈圈的閉合回路，所以在導(dǎo)體的圓周方向會產(chǎn)生感應(yīng)電流，電流的方向沿導(dǎo)體的圓周方向轉(zhuǎn)圈，就像一圈圈的漩渦，所以這種情況下產(chǎn)生的感應(yīng)電流被稱為渦流。導(dǎo)體的外周長越長，交變磁場的頻率越高，渦流就越大?！久麕熃饣蟆咳绾卫斫鉁u流的概念及其利用？渦流：“渦電流”的簡稱，也稱為“傅科電流”。迅速變化的磁場在導(dǎo)體（包括半導(dǎo)體）內(nèi)，引起的感應(yīng)電流，其流動(dòng)的路線呈漩渦形，故稱“渦流”。磁場變化越快，感應(yīng)電動(dòng)勢越大，因而渦流也就越強(qiáng)。渦流能使導(dǎo)體發(fā)熱。在磁場發(fā)生變化的裝置中，往往把導(dǎo)體分成一組相互絕緣的薄片（如變壓器的鐵芯）或一束細(xì)條（如感應(yīng)圈的鐵芯），以減低渦流強(qiáng)度，從而減少能量損耗。但在需要產(chǎn)生高溫時(shí)，又可利用渦流來取得熱量，高頻電爐就是根據(jù)這一原理設(shè)計(jì)的。由于多數(shù)金屬的電阻很小，因此不大的感應(yīng)電動(dòng)勢往往可以在整塊金屬內(nèi)部激起強(qiáng)大的渦流。當(dāng)一個(gè)鐵芯線圈通過交變電流時(shí)在鐵芯內(nèi)部激起渦流。它和普通電流一樣要放出焦耳熱。利用渦流的熱效應(yīng)進(jìn)行加熱的方法叫做感應(yīng)加熱。冶煉金屬用的高頻感應(yīng)爐就是感應(yīng)加熱的一個(gè)重要例子。渦流的熱效應(yīng)對變壓器和電機(jī)的運(yùn)行極為不利。首先，它會導(dǎo)致鐵心溫度升高，從而危及線圈絕緣材料的壽命，嚴(yán)重時(shí)可使絕緣材料當(dāng)即燒毀。其次，渦流發(fā)熱要損耗額外的能量（叫做“渦流損耗”）使變壓器和電機(jī)的效率降低。為了減小渦流，變壓器和電機(jī)的鐵芯都不用整塊鋼鐵而用很薄的硅鋼片疊壓而成?！局v練互動(dòng)】例1.磁電式儀表的線圈通常用鋁框作骨架，把線圈繞在鋁框上，這樣做的目的是（ ）A.防止渦流而設(shè)計(jì)的B.利用渦流而設(shè)計(jì)的C.起電磁阻尼的作用D.起電磁驅(qū)動(dòng)的作用解析：線圈通電后，在安培力作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，鋁框隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，并切割磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電流，就是渦流.渦流阻礙線圈的轉(zhuǎn)動(dòng)，使線圈偏轉(zhuǎn)后盡快停下來.所以，這樣做的目的是利用渦流來起電磁阻尼的作用.答案：BC【變式訓(xùn)練】1.下列實(shí)例中屬于利用渦流的是（ ）A.電磁阻尼裝置B.變壓器的鐵芯用薄硅鋼片疊合而成 C.金屬工件的高頻焊接D.在日光燈電路中鎮(zhèn)流器的線圈中加入鐵芯答案：AC【體驗(yàn)探究】問題：探究感應(yīng)加熱隨著科技的不斷發(fā)展和生活水平的逐步提高，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的加熱方式也發(fā)生了變化，請你做一次調(diào)查研究，對比感應(yīng)加熱和其它加熱方式的不同？【導(dǎo)思】通過實(shí)地調(diào)查和查閱資料等途徑，了解感應(yīng)加熱的原理和應(yīng)用?！咎骄俊浚?）查閱高頻感應(yīng)爐、高頻交流焊接有關(guān)資料，了解其原理。（2）實(shí)地調(diào)查電磁灶的原理及應(yīng)用（3）感應(yīng)加熱有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)2