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块状金属在磁场中运动为什么会产生涡流当块状金属在匀强磁场中运动时穿过它的磁通量未发生变化,为什么还会产生涡流呢?
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楼主想象一下,我们是时刻处在地球的磁场中,你把一块金属移动一下,会有涡流么?只有在交变磁场中,才有涡流的产生.
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涡流现象及其应用
涡流现象及其应用复习回顾：“自感”产生的感应电动势是动生电动势，还 是感生电动势? B Ｃ金 属 片ＤE自感是特殊的电磁感应现象,现在学习另一种特殊的电 磁感应现象―涡流。涡流在实际生活中有许多应用， 如：发电机、电动机和变压器等。当然涡流也有利和 弊两个方面，我们如何去加以利用？如何去防止呢?一、涡流的定义： 块状金属在变化的磁场中或在磁场中运动时,金属块 内产生的感应电流。导体外周长越长,交变磁场频率越 高,涡流就越大. 注意： ①、涡流是在整块金属内产生的感应电流。 ②、涡流是整块导体发生的电磁感应现象，同样遵守电 磁感应定律。1、定义：用整块金属材料做铁芯绕制的线圈， 当线圈中通有变化的电流时，变化的电流 会产生变化的磁场，变化的磁场穿过铁芯， 感应电流 ， 整个铁芯会自成回路，产生 _________ 这种电流看起来像水中的旋涡，我们就把 涡流 。 涡电流 ，简称______ 这种电流叫做______B① 如图 1 所示，当磁场变化时，导体中就会产生感应电流，那么导体中的电荷E为什么会定向移动而形成电流？答案 根据麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场会在其周 围空间产生感生电场，感生电场对导体中的自由电荷产 生的电场力会使电荷定向移动，从而形成电流.②如果磁场是用变化的电流来获取的，导体用整 块铁代替，如图所示.请问铁块中有感应电流 吗？如果有，它的形状像什么？ 答案 有。变化的电流产生变化的磁场，变化的磁场产生感生电场，感生电场在铁块中产生感应电流，它的形 状像水中的旋涡，所以把它叫做涡电流，简称涡流。ΔB 2、决定因素：磁场变化越快( 越大)，导体的横截面积S Δt越 大 ，导体材料的电阻率越 小 ，形成的涡流就越大。思考：如何减少涡流的大小？二、涡流的产生及能量转化： 1．涡流产生的条件：涡流的本质是电磁感应现象，涡 流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．可以产生涡流的两种情况 ①把块状金属放在变化的磁场中． ②让块状金属进出磁场或在非匀强磁场中运动． 3．能量转化：伴随着涡流现象，其他形式的能转化成 电能，最终在金属块中转化为内能．如果金属块放在 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．4、涡流现象的物理实质： 涡流产生的过程：如图 所示，在一根 导体外面绕上线圈，并让线圈通入交变电 流，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 圈中产生了感应电动势，从而产生涡旋状 的感应电流．特别提醒涡流的本质是整块金属内的磁通量发生了变化， 它仍然是电磁感应现象，与一般导体或线圈的最 大区别是金属块本身构成闭合回路，它同样遵守 电磁感应定律。通过上面的学习我们认识到，变压器原 线圈中的电流不仅在副线圈中产生感应电动 势，还会在原线圈自身产生感应电动势。 其实，变压器铁芯也是导体，变化的磁 通量也会在铁芯中产生感应电流。 一般来说，只要空间有变化的磁通量， 其中的导体中就会产生感应电流。一般我们 把这种感应电流叫做涡流。涡流：当线圈中的电流随时间变化时,这个线圈附 近的导体中都会产生感应电流――涡流.三、涡流的应用：1、涡流的热效应： ①真空冶炼炉（高频感应炉） ： ②电磁炉和电磁灶 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。 ③金属探测器 ： 探雷器（探测地雷）、安检门 （机场安检）等。用于安全检查的“门”。导线沿着“门框” 绕城线圈，金属物品通过“门”时产生涡流， 涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，引 发报警。涡流的热效应：金属块中的涡流也要产生热量, 如果金属的电阻率小，则涡流很强，产生的热量 也很多。电磁炉电磁灶是通过锅底涡流加热的 , 是一种 清洁、安全和高效节能的炊具.金属探测仪2、涡流的机械效应： ①磁电式电流表（磁电式仪表）； ②电气机车的电磁制动、阻尼摆等； ③感应电动机、电能表、汽车上用的电磁式速度表等。三、涡流的危害：涡流的热效应在许多场合是有害的。如，在电动机、变 压器中，为了增强磁场，它们的绕组都绕在铁芯上。当 绕组中通过交流电时，在铁芯中产生涡流，这会使铁芯 过热，消耗电能，破坏绝缘。 防止： 为了减少涡流，铁芯都不是整块金属，而是用许多 绝缘的电阻率很大的硅钢片叠成。硅钢片的表面要经过 处理，生成不导电的氧化层，可以进一步减小涡流。 减少涡流的方法是：增大回路的电阻1、下列做法中可能产生涡流的是 ( A.把金属块放在匀强磁场中D)B.让金属块在匀强磁场中做匀速运动 C.让金属块在匀强磁场中做变速运动 D.把金属块放在变化的磁场中 解析涡流就是整个金属块中产生的感应电流，所以产生涡流的条件就是在金属块中产生感应电流的条件，即穿过金属块的磁通量发生变化.而A、B、C中磁通量不变化，所以A、B、C错误； 把金属块放在变化的磁场中时，穿过金属块的磁通量发生了变化， 有涡流产生，所以D正确.答案 D2、下列哪些措施是为了防止涡流的危害（ CD） A、电磁炉所用的锅要用平厚底金属锅 B、磁电式电表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在 铝框上 C、变压器的铁芯不做成整块，而是用许多电阻率很大 的硅钢片叠合而成 D、变压器的铁芯每片硅钢片表面有不导电的氧化层3、下面说法正确的是（AB）A．电磁灶是在金属锅体中产生热效应，从而达到加热 和烹饪食物的目的B．高频感应炉是利用涡电流产生焦耳热而制成的感应 加热设备 C．感应加热的优点是可实现自动控制，但热辐射大 D．电磁流量计用来测量高黏度但不能有腐蚀性流体的 流量解析：电磁灶是在金属锅体中产生的热效应， 是典型的涡流现象的应用，通过这种加热， 可以达到加热和烹饪食物的目的；高频感应 炉也是利用涡流产生焦耳热而制成的感应加 热设备；感应加热的优点是可实现自动控制， 热辐射小；电磁流量计不能用来测量高黏度 但不能有腐蚀性流体的流量．答案：AB4、如图 所示是高频焊接原理示意图．线圈中通以高频 变化的电流时，待焊接的金属工件中就产生感应电流， 感应电流通过焊缝产生大量热量，将金属熔化，把工件 焊接在一起，而工件其他部分发热很少，以下说法正确 的是( AD ) A．电流变化的频率越高，焊缝处的温度升高的越快 B．电流变化的频率越低，焊缝处的温度升高的越快 C．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电 阻小 D．工件上只有焊缝处温度升的很高是因为焊缝处的电 阻大解析：电流变化的频率越高，磁通量变 化越快，感应电动势越大，感应 电流越大．由焦耳定律可知，电 阻越大，产生的热量越多． 答案：AD5、安检门是一个用于安全检查的“门”，“门框”内有线圈，线 圈里通有交变电流，交变电流在“门”内产生交变磁场，金属物 品通过“门”时能产生涡流，涡流的磁场又反过来影响线圈中的电流，从而引起报警.以下关于这个安检门的说法正确的是(A.这个安检门也能检查出毒品携带者 B.这个安检门只能检查出金属物品携带者 C.如果这个“门框”的线圈中通上恒定电流，也能检查 出金属物品携带者BD )D.这个安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应。解析 :这个安检门是利用涡流工作的，因而只能检查出金属物品携带者，A错，B对. 它不能使块状金属产生涡流，因而不能检查出金属物品携带者，C错.若“门框”的线圈中通上恒定电流，只能产生恒定磁场，安检门工作时，既利用了电磁感应现象，又利用了电流的磁效应，D对.答案 BD6、（双选）如图所示，闭合金属环从曲面上 h高处滚 下，又沿曲面的另一侧上升，设环的初速为零，摩擦不 计，曲面处在图示磁场中，则（ ） A．若是匀强磁场，环滚上的高度小于 h B．若是匀强磁场，环滚上的高度等于h C．若是非匀强磁场，环滚上的高度等于h D．若是非匀强磁场，环滚上的高度小于h7、如图所示，在O点正下方有一个具有理想边界的匀强 磁场，铜环在A点由静止释放向右摆至最高点B．不考虑 空气阻力，则下列说法正确的是（ ） A．A、B两点在同一水平线 B．A点高于B点 C．A点低于B点 D．铜环将做等幅摆动8、磁电式仪表的线圈常常用铝框做骨架，把线圈绕在 铝框上，而不用塑料做骨架，是因为 ( C ) A．塑料材料的坚硬程度达不到要求 B．塑料是绝缘的，对线圈的绝缘产生不良影响 C．铝框是导体，在铝框和指针一块摆动过程中会产生 涡流，使指针很快停止摆动 D．铝框的质量比塑料框的质量大解析：主要是为了依靠电磁阻尼快速稳定．9、如图 1－7－2 所示，两个相等的轻质铝环套在一根 水平光滑绝缘杆上，当一条形磁铁向左运动靠近两环 时，两环的运动情况是（ B ） A．同时向左运动，间距变大 B．同时向左运动，间距变小 C．同时向右运动，间距变小 D．同时向右运动，间距变小图 1－7－2解析：当条形磁铁向左运动靠近两环时，将使 穿过两环中的磁通量都增加，根据楞次定律， 两环的运动都阻碍磁铁相对环的运动，即阻碍 “靠近”，那么两环都向左运动．又由于两环 中的感应电流方向相同，两平行的同向电流间 有相互吸引的磁场力，因而两环间的距离要减 小，故 B 项选项正确．答案：B规律总结：本题中要抓住两点，一是金属能够自身形成闭合回路，形成涡流，二是磁通量要发生变化，形成涡流，阻碍相对运动.一个条形磁铁，如图。现有铁、铝和有机 玻璃制成的滑块甲、乙、丙，使它们从导 轨上的A点以某一初速度向磁铁滑去。各物 块在碰上磁铁前的运动情况是(BD ) A、都做匀速运动 B、甲做加速运动 C、乙做匀速运动 D、丙做匀速运动铝块不会被磁化， 形成涡流，与磁 铁相互排斥 10、在水平放置的光滑导轨上，沿导轨固定 铁块会被磁化， 与磁铁相互吸引11、位于光滑水平面上的小车上放置一螺线管，一个 比螺线管长的条形磁铁沿着螺线管的轴线以初速度 v 水平穿过，如图8所示，在此过程中( BC ) A.磁铁做匀速直线运动 C.小车向右做加速运动 B.磁铁做减速运动 D.小车先加速后减速解析：磁铁水平穿入螺线管时，管中将产生感应电流，由楞次定律知该电流产生的磁场的作用力阻碍磁铁的运 动.同理，磁铁穿出时该电流产生的磁场的作用力也阻碍 磁铁的运动，故整个过程中，磁铁做减速运动，B项对. 而对于小车上的螺线管来说，在此过程中，螺线管受到 的安培力都是水平向右，这个安培力使小车向右运动， 且一直做加速运动，C项对. 答案 BC
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＞＞＞为了防止中考考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行..
为了防止中考考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行检查（如图所示），当靠近金属物体时，在金属导体中就会产生涡电流，探测器发出警报．以下选项中也是利用该原理工作的是（　　）A．电动机B．电磁铁C．电铃D．动圈式话筒
题型：单选题难度：中档来源：章丘市模拟
根据：探测器靠近金属物体时，在金属导体中就会产生涡电流，可以确定该设备的制成原理是电磁感应现象．A、电动机是利用通电导体在磁场中受力的作用而制成的．故A错误．B、电磁铁是利用电流的磁效应制成的，故B错误．C、电铃是利用电流的磁效应制成的．故C错误．D、动圈式话筒是利用振动膜片带动线圈在磁场中做切割磁感线运动，产生随声音信号变化的感应电流制成的．故D正确．故选D．
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据魔方格专家权威分析，试题“为了防止中考考试作弊，监考人员利用手持式金属探测器对考生进行..”主要考查你对&&电磁感应现象&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：
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因为篇幅有限，只列出部分考点，详细请访问。
电磁感应现象
电磁感应：
&控制变量法研究“电磁感应”现象：&&& 通电导体在磁场中受力的方向、感应电流的产生及方向都不只与一个因素有关，在研究通电导体在磁场中受力的方向、产生感应电流的条件及感应电流的方向与哪些因素有关时，我们都用到了控制变量思想。
例如图是探究“怎样产生感应电流”的实验装置。ab是一根导体，通过导线、开关连接在灵敏电流计的两接线柱上。(1)本实验中，如果____，我们就认为有感应电流产生。 (2)闭合开关后，若导体不动，磁铁左右水平运动，电路____感应电流(选填“有”或“无”)。 (3)小李所在实验小组想进一步探究“感应电流的大小跟哪些因素有关?”，小李猜想：“可能跟导体切割磁感线运动的快慢有关。” 请你根据图示的实验装置，帮助小李设计实验来验证她的猜想，你设计的实验做法是：__________
解析：(1)有微弱的电流通过灵敏电流计，其指针就会摆动。 (2)由图知，导体不动，磁铁左右水平运动。此时也相当于导体做切割磁感线运动，会产生感应电流。 (3)本实验设计要应用控制变量法。在其他条件不变的情况下，只改变导体切割磁感线运动的速度，然后观察电流计指针的偏转程度。
答案：(1)灵敏电流计的指针偏转& (2)有 (3)闭合开关，保持其他条件不变，只改变导体切割磁感线运动的速度，观察灵敏电流计的指针偏转程度电磁感应部分涉及三个方面的知识：&&&& 一是电磁感应现象的规律。电磁感应研究的是其他形式能转化为电能的特点和规律，其核心是法拉第电磁感应定律和楞次定律。&&& 楞次定律表述为：感应电流的磁场总是阻碍引起感应电流的磁通量的变化。即要想获得感应电流(电能)必须克服感应电流产生的安培力做功，需外界做功，将其他形式的能转化为电能。法拉第电磁感应定律是反映外界做功能力的，磁通量的变化率越大，感应电动势越大，外界做功的能力也越大。
二是电路及力学知识。&&&&& 主要讨论电能在电路中传输、分配，并通过用电器转化成其他形式能的特点规律。在实际应用中常常用到电路的三个规律(欧姆定律、电阻定律和焦耳定律)和力学中的牛顿定律、动量定理、动量守恒定律、动能定理和能量守恒定律等概念。
三是右手定则。&&&& 右手平展，使大拇指与其余四指垂直，并且都跟手掌在一个平面内。把右手放入磁场中，若磁力线垂直进入手心（当磁感线为直线时，相当于手心面向N极），大拇指指向导线运动方向，则四指所指方向为导线中感应电流的方向。电磁学中，右手定则判断的主要是与力无关的方向。为了方便记忆，并与左手定则区分，可以记忆成：左力右电（即左手定则判断力的方向，右手定则判断电流的方向）。或者左力右感、左生力右通电。
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