5.电磁感应中的能量转化与守恒.pptx

1、电磁感应中能量问题,北大附中香山学校 隋维爽,思考：,给你这样一个装置，你如何让它生电呢？,一、定性分析电磁感应中的能量转化,直流发电机是一种使用直流电流的动力装置，它的工作原理可以简化为如图所示的装置 在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。,一、定性分析电磁感应中的能量转化,直流发电机是一种使用直流电流的动力装置，它的工作原理可以简化为如图所示的装置

2、在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。,在ab棒运动的t时间内，外力做正功，安培力做负功，这个过程中是外界能量转化为电能,（1）在ab棒运动的t时间内，分析各个力做功情况，这段过程中能量是如何转化的,用恒定的外力拉导体棒使ab从静止开始运动，导体棒ab做加速度减小的加速运动，当外力与安培力相等时，速度达到最大，然后匀速运动下去。 外界的能量转化为电能和导

3、体棒的动能。,（2）若用恒定的外力拉导体棒ab使ab从静止开始运动，分析导体棒ab做什么运动，这个过程能量的转化关系。,只给导体棒一个速度，ab棒受到重力，支持力与安培力，运动情况是做加速度减小的减速运动，能量转化情况：金属棒的动能转化为电能,（3）若只给导体棒ab一初速度，分析ab杆的受力及其运动情况及能量转化情况.,（4）若导轨不光滑，给导体棒一初速度，经过一段时间，这个过程中的能量转化关系情况又是什么呢？,导体棒的动能转化为电能及内能（克服摩擦力做功）,【请总结电磁感应问题中能量转化的分析过程】,1、确定研究对象 2、对研究对象进行受力分析及各个力做功情况， 3、明确功能关系，确定有哪些

4、形式的能量发生了转化,二、定量分析电磁感应能量问题,例2如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（ab），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO处，与第一段磁场相距2a。求：,二、定量分析电磁感应能量问题,例2如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连

5、有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（ab），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO处，与第一段磁场相距2a。求：,（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力。求金属棒不在磁场中受到的拉力和在磁场中受到的拉力大小。,解：金属棒保持v0的速度做匀速运动。金属棒不在磁场中,金属棒在磁场中运动时，电路中的感应电流为I，,由闭合电路欧姆定律,可得,(2) 在（1）的情况下，求金属棒从OO开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，拉力所做的功,解：不在磁场中拉力所做的功是,在磁场中拉力做的功为,在整个过程中拉力做的功是,(2) 在（1）的情况下，求金属棒从OO开始运动到刚进入第2段磁场的过程中克服摩擦力做的功,(2) 在（1）的情况下，求金属棒从OO开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，安培力做的功,(2) 在（1）的情况下，求金属棒从OO开始运动到刚进入第2段磁场的过程