分析:如图所示,线圈接入反复变化的电流,某段时间内,若电流变大,则其磁场变强,根据麦克斯韦理论,变化的磁场激发出感生电场。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,这就是涡流的热效应。
教师:课件演示,涡流的产生过程,增强学生的感性认识。
教师:为什么铁板的温度比铁芯高?
学生:因为铁板中的涡流很强,会产生大量的热。而铁芯中的涡流被限制在狭窄的薄片之内,回路的电阻很大,涡流大为减弱,涡流产生的热量也减少。
教师:同学们明白了为什么铁芯用薄片叠合而成了吗?
学生:为了减少涡流损失的电能,同时也保护铁芯不被烧坏。
教师:下面大家阅读教材,了解一下涡流在生产、生活、科技等方面的应用。
2.涡流的作用效果:
(1)应用
①热效应:
电磁炉(炉盘下的线圈中通入交流电,使炉盘上 的金属中产生涡流,从而生热。)
感应加热:高频感应炉
②机械效应
涡流制动:导体在磁场中运动时,感应电流使导体受到安培力而总是要阻碍导体的相对运动的现象。
应用:磁电式仪表、电气机车的电磁制动、阻尼摆等
电磁驱动:当磁场相对于导体转动时,在导体中会产生感应电流,感应电流使导体受到安培力的作用而运动起来的现象。
应用:感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。
线圈转动与磁铁同向,但转速小于磁铁,即同向异步。
电磁阻尼是导体相对于磁场运动,而电磁驱动是磁场相对于导体运动。安培力的作用都是阻碍它们间的相对运动。
③涡流探测:金属探测器(探雷器、机场安检门等) 。
3.危害:发热浪费能量。
变压器、电机的铁芯都不是整块金属,而是由许多相互绝缘的电阻率很大的薄硅钢片叠合而成的,以减少涡流和电能的损耗,同时避免破坏绝缘层。
减少涡流的方法:增大回路的电阻。
涡流与前面讲过的在线形闭合电路中的感应电流不同,它是在整块金属内产生的感应电流。
用硅钢片做变压器的铁芯
(三)课堂总结、点评
教师活动:让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结,其他同学在笔记本上总结,然后请同学评价黑板上的小结内容。
学生活动:认真总结概括本节内容,并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结,看谁的更好,好在什么地方。