教科版选修32 第一章第5节电磁感应中的能量转化与守恒 课件（17张）.ppt

1 5电磁感应中的能量转化与守恒 第一章电磁感应 探究 如图所示 设运动的导体ab的长为l 水平向右速度为v 匀强磁场的磁感强度b 闭合电路的总电阻为r 探究为了保持导体棒匀速运动 外力所做的功w外和感应电流的电功w电关系 w外 w电 w外和w电关系 注意 1 安培力做什么功 2 它与电功是什么关系 f外 f安 能量转化和守恒规律是自然界中最普遍的规律之一 所以在电磁感应现象中也伴随着能量转化 产生和维持感应电流的过程就是其它形式的能量转化为电能过程 其它形式能量转化为电能的过程实质就是安培力做负功的过程 克服安培力做多少功 就有多少其它形式能量转化为电能 电源内部 电磁感应现象中生成的电能又会通过负载转化成其他形式的能量 电源外部 1 产生电能过程 电源 1 导体做加速运动过程中 外力移动导体所做的功 一部分用于克服安培力做功 转化为产生感应电流的电能 另一部分用于增加导体的动能 w外 w安 ek w安 e电 动能定理 2 导体做匀速运动过程中 导体做匀速移动时 外力等于安培力 所以外力移动导体所做的功 全部用于克服安培力做功 能量全部转化为感应电流的电能 w外 w安 w安 e电 电磁感应现象中能量转化关系 2 消耗电能过程 负载 电磁感应现象中生成的电能在闭合回路中又会通过负载消耗 生成其他形式的能量 1 如果负载是纯电阻电路 那么电能转化成热能 2 如果负载是非纯电阻电路 那么电能转化成热能和其他形式的能量 机械能 e电 q e电 q e其他 做功 能量变化 知识梳理 做功的过程与能量变化密切相关 安培力做正功 克服安培力做功 电磁感应中能量转化与守恒 电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程 机械能 磁场能 一 两种典型的电磁感应现象 由于导体切割磁感线产生的感应电动势 我们叫动生电动势 由于变化的磁场产生的感应电动势 我们叫感生电动势 例1 若导轨光滑且水平 ab开始静止 当受到一个f 0 08n的向右恒力的作用 则 问题1 ab将如何运动 ab的最大速度是多少 一 导体切割磁感线类 先做加速度减小的加速运动 后匀速运动 例1 若导轨光滑且水平 ab开始静止 当受到一个f 0 08n的向右恒力的作用 则 问题2 ab速度为10m s时 总电功率为多少 克服安培力的功率为多少 外力的功率为多少 能量是如何转化的 一 导体切割磁感线类 p电 p克服安 p外 0 8w 其它形式能量 w克服安 w电流 问题3 ab速度为5m s时 总电功率为多少 克服安培力的功率为多少 外力的功率为多少 能量是如何转化的 p电 p克服安 0 2w p外 0 4w 电能 w电流 动能 其它形式能量 w克服安 wf w克服安 导体切割磁感线产生电磁感应的过程 同时伴随着能量的转化和遵守能量守恒定律 当外力克服安培力做功时 就有其它形式的能转化为电能 w克服安 e电 p克服安 p电 当安培力做正功时 就有电能转化为其它形式的能量 w安 ek 一 导体切割磁感线类 例题2 如图所示 正方形线框边长l 0 2m 质量为m 0 1kg 电阻为r 0 1 倾角为30 的光滑斜面上的物体质量为m 0 4kg 水平方向的匀强磁场磁感应强度为0 5t 当物体沿斜面下滑 线框开始进入磁场时 它恰做匀速运动 不计一切摩擦 求 线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热 解法 一 利用q i2rt 对m t mg f安 对m t mgsin300 f安 bil q i2rt 由以上各式解得 q 0 2j 例题2 如图所示 正方形线框边长l 0 2m 质量为m 0 1kg 电阻为r 0 1 倾角为30 的光滑斜面上的物体质量为m 0 4kg 水平方向的匀强磁场磁感应强度为0 5t 当物体沿斜面下滑 线框开始进入磁场时 它恰做匀速运动 不计一切摩擦 求 线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热 解法 二 利用q w克服安培力 由以上各式解得 q 0 2j 解法 三 利用能量守恒定律 对m和m系统 e增 e减 q mgl mglsin300 例题2 如图所示 正方形线框边长l 0 2m 质量为m 0 1kg 电阻为r 0 1 倾角为30 的光滑斜面上的物体质量为m 0 4kg 水平方向的匀强磁场磁感应强度为0 5t 当物体沿斜面下滑 线框开始进入磁场时 它恰做匀速运动 不计一切摩擦 求 线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热 解得 q 0 2j 求焦耳热的一般方法 1 q i2rt 适用求恒定电流或是正弦交流电产生的热量 2 q w克服安培力 f安s 适用安培力为恒力 纯电阻电路的情况 3 能量守恒定律 e增 e减 普遍使用 课堂小结 1 在导体切割磁感线产生的电磁感应现象中 由于磁场本身不发生变化 认为磁场并不输出能量 而是其它形式的能量 借助安培力做的功 做正功 负功 来实现能量的转化 安培力做正功 是将电能转化为其它形式的能量 安培力做负功 是将其它形式的能量转化为电能 2 电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化 因此从功和能的观点入手 分析清楚能量转化的关系 往往是解决电磁感应问题的重要途径 在运用功能关系解决问题时 应注意能量转化的来龙去脉 顺着受力分析 做功分析 能量分析的思路严格进行 并注意功和能的对应关系 二 磁场变化引起的电磁感应 问题1 电场的方向如何判断 楞次定律 右手螺旋 磁通量向上增大 麦克斯韦电磁场理论 变化的磁场在周围空间产生电场 均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场 非均匀变化的磁场在周围