电磁感应现象中的动态分析和能量转换

1、48电磁感应中的动态分析和能量，1。电磁感应中的动力学问题，1。通过导体的感应电流将由磁场中的安培力施加，从而导致机械问题。基本方法如下：利用法拉第电磁感应定律和楞次定律计算感应电动势的大小和方向；计算回路中的电流强度；分析研究导体的应力(包括安培力)；求解动力学方程或平衡方程；2.分析电磁感应现象的动力学；(1)侧重于应力和运动的动态分析；(2)在动态过程中，导体应力产生感应电动势；(3)最终稳定状态。当加速度a=0时，速度v达到最大，导体达到稳定的运动状态。2.电磁感应中的能量转换。1.利用法拉第电磁感应定律和楞次定律发现电磁感应的过程总是伴随着能量转换。电磁感应中出现的电能必须从其他形式

2、的能量转换而来。同时，当电流通过导体时，电能和其他形式的能量将被转换。总之，电磁感应过程实际上是电能、机械能和内能相互转化的过程，遵循能量转化和守恒定律。2.理解要点电磁感应的作用总是阻碍导致电磁感应的磁通量和机械运动的变化电磁感应的本质：通过克服磁场力将机械能或其他形式的能量转化为电能的过程；3.基本方法用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的大小画一个等效电路，求出回路中电阻消耗的电功率的表达式分析导体机械能的变化，通过能量守恒关系得到回路中机械功率比和电功率变化的满足。2.电磁感应有两种综合问题：电磁感应与电路和电场的结合；电磁感应与磁场、导体力和运动的结合；或者是这两种基本类型的

3、复合问题，其中电磁现象和力的现象是相互联系、相互影响和相互制约的。电磁感应的综合问题不仅涉及法拉第电磁感应定律，还涉及力学、热力学、静电场、磁场等许多内容。如图所示，让线圈从位置1到位置2穿过均匀的磁场区域。以下陈述是正确的()。答：当线圈进入或离开磁场时，线圈中有感应电流，速度越大，感应电流越大。当整个线圈在磁场中匀速运动时，线圈中有稳定的感应电流。当整个线圈在磁场中加速时，线圈D中的感应电流逐渐增加。无论整个线圈在磁场中移动什么，都没有感应电流，但是有感应电动势，AD，变化1:对线圈施加适当的外力可以使线圈以恒定的速度从位置1移动到位置2。 那么下面关于力做功的判断是正确的。只有当线圈进入

4、或离开磁场时，才会有外力做功。 力f的工作功率与速度成正比。从W=2FL，可以知道力f的工作功率与速度v无关。D.v越大，力f的工作功率越大。变化2:如果恒定的外力施加到线圈上，线圈将从静止状态从位置1移动到位置2，试着粗略地画一个曲线图，显示线圈中感应电流随位移的变化。例2:如图所示，由铝板制成。使用绝缘导线悬挂在框架上方，在垂直于水平方向的均匀磁场中，让整个身体以恒定的速度向左移动，悬挂张力为T，然后为()a。悬挂导线是垂直的，t=mg B。选择合适的速度，使T=0c。悬挂导线是垂直的，t mg D。条件不充分，无法确定。例3:有一个矩形线圈。磁场的方向是水平的，并且垂直于线圈所在的平面。

5、当线圈的下侧进入磁场而上侧尚未进入均匀磁场B时，线圈A不能做如下动作：(1)匀速下降，加速下降，减速下降，匀速下降，改变1:如图所示，线MN可以沿垂直长直导轨滑动，无摩擦。 导轨与水平均匀磁场接触良好，回路电阻为R，在MN从静止状态释放后的一段时间内，MN运动的加速度可能为()A .保持不变，B .逐渐减小，C .逐渐增大，D .先增大后减小，B .改变2:矩形引线框abcd，电阻为R，边长ab=1，ad=h，质量M，从一定高度自由下落，通过均匀磁场，磁场方向垂直于纸面。 变化3:在垂直高度h=1m的平行虚线范围内，有一个磁感应强度B=1T、垂直于垂直面方向向内的均匀磁场。质量m=0.1kg千

6、克，电阻r=1，边长L=1m米的正方形线框abcd，线框平面平行于垂直面，当其静止在“I”位置时，cd侧和磁场下边缘之间的距离为h。当金属丝框架以垂直恒定力F=21N向上提升时，金属丝框架从静态“1”位置向上穿过磁场区域，并最终到达“2”位置(磁场仅在ab侧发生)。线框平面在移动过程中保持在垂直平面，并且假设当cd边缘进入磁场时，线框只是以均匀的速度移动。(g取10m/s2)问：(1)在进入磁场之前，线框的高度h是多少？(2)恒力F在整个过程中做了什么功？线框产生了多少热量？例4:如图所示，AB和CD是两条足够长的固定平行金属导轨，两条导轨之间的距离为l，导轨平面与水平面的夹角为。在整个导轨平

7、面内，有一个垂直于导轨平面并向上倾斜的均匀磁场，磁感应强度为b，r值的电阻连接到导轨的a端和c端。垂直于导轨放置的质量为m的金属杆ab从静止状态沿导轨向下滑动。计算ab棒的最大速度(已知动摩擦系数为，不计算导体和金属棒的电阻)。例5:如图A所示，在水平面上放置一对平行的光滑轨迹，两条轨迹之间的距离为l=0.2m，电阻R=1.0；导体棒静态放置在轨道上，垂直于两条轨道，棒和轨道的电阻可以忽略不计。整个装置处于均匀电场中，磁感应强度B=0.5T，磁场方向垂直于朝下的轨道。有一个外力F沿着轨道方向拉动杆，使其均匀移动并加速。测得的力F和时间T之间的关系如图B所示，计算出杆的质量M和加速度A。例6:如

8、图所示，CDEF是一个固定的、水平放置的、足够长的u形金属导轨。整个导轨处于垂直均匀磁场中。金属杆ab安装在导轨上。在很短的时间内，杆ab将被赋予向右的水平速度，并且ab将开始移动并最终停留在导轨上。比较导轨光滑和粗糙的两种情况()A，安培力在ab上所做的功等于B，电流通过整个电路所做的功等于C，整个电路产生的总热量等于D，ab杆的动量变化等于CD，例7如图所示，abcd是一个封闭的小金属线架，用绝缘细杆悬挂在固定点O。通过水平均匀磁场区使金属线架在垂直面内来回摆动，磁感应线的方向垂直于线架平面。如果不考虑悬点摩擦和空气阻力，则()a .当线框进入或离开磁场区时，将产生感应电流，电流方向相反。

9、当导线架进入磁场区时，当它靠近OO线时速度会更快，所以感应电流会更大。导线架开始摆动后，摆动角度会越来越小，当摆动角度小到一定值时，摆动角度不会减小。在线框的摆动过程中，机械能在线框电路中完全转换成电能，交流，示例8:两台小车A和B在平滑的水平面上以一定距离放置在同一条直线上。闭合的螺线管固定在A上，条形磁铁固定在B上，条形磁铁的轴线与螺线管在同一直线上，如图所示。汽车a的总质量为M1=1.0千克，汽车b的总质量为M2=2.0千克。如果汽车a以v0=6m/s的速度移动到原来静止的汽车b，电磁线圈会因电磁感应产生多少焦炭？答案 12J，实施例9:两个金属棒ab和cd的长度分别为L，电阻为R，质量

10、分别为M和M和Mm。两根质量和电阻可忽略不计的不可延伸的柔性电线被用来将它们连接成一个闭合回路，并将它们悬挂在水平、光滑且不导电的圆棒的两侧。两个金属杆都处于水平位置，如图所示，整个装置处于垂直于线圈平面的均匀磁场中，磁感应强度为B。如果金属杆以均匀的速度向下移动，请找出移动的速度。如图所示，A和B是在同一水平面上的两根平行的长直金属导轨，其上放置两根平行的金属杆C和D，它们可以在导轨上无摩擦地滑动。a和B相互垂直，C和D的质量为0.1千克，它们的电阻相等。杆与导轨接触良好，其他阻力被忽略。垂直向上的导轨之间有一个均匀的磁场(1)试着分析c和d的运动；(2)试着找出杆C的最大速度；(3)试着找出杆D的总热值。(1)杆D做减速运动，而杆C做加速运动。当杆C和D的速度相等时，回路中的感应电流为零，然后它们都作匀速直线运动。(2)m1v1=(m1 m2)v，因此v=5m/s，示例11:如图所示，平行的光滑金属导轨。导体棒PQ在静止时开始下降(总是与导轨紧密接触)。当下落高度h=0.45m米时，它进入一个水平且垂直于导轨平面的磁场，并在Y方向逐渐