电磁感应中的能量转换..ppt

1、电磁感应中的能量问题,做功的过程与能量变化密切相关,做功,能量变化,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,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2：ab速度为10m/s时，总电功

2、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,小结1：,（一）导体切割磁感线类,W克服安=E电,思考：在导体切割磁感线情况下，安培力如果做正功， 能量又是怎样转化的？如何用做功来量度？,在导体切割磁感线产生电磁感应现象，我们用外力克服安培力做功来量度有多少其它形式的能量转化为

3、电能。,表达式：,P克服安=P电,（一）导体切割磁感线类,例题2：如图所示，光滑水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L，导轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势E，内阻r，金属杆EF其有效电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B，现在闭合开关。,E， r,R,问1：金属杆EF将如何运动？最终速度多大？,L,先做加速度减小的加速运动，后匀速运动。,（一）导体切割磁感线类,例题2：如图所示，光滑水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L，导轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势E，内阻r，金属杆EF其有效电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B，现在闭合开关。,E，

4、 r,R,L,问2：当EF速度为v时，其机械功率P机？电路产生的热功率P热？ 电源消耗的电功率P电？ P机、P热、P电三者的关系？,P电P机+P热,能量守恒,（一）导体切割磁感线类,例题2：如图所示，光滑水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L，导轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势E，内阻r，金属杆EF其有效电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B，现在闭合开关。,E， r,R,L,E反,问3：能量是如何转化的？如何用做功量度能量的变化？,动能,热能,W安,W电流-W安,电 能,（一）导体切割磁感线类,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

5、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,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,本节课小结,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。,例题1、如图甲所示，足够长的金属导轨竖直放在水平方向的匀强磁场中，导体棒MN可以在导轨上无摩擦的滑动。已知匀强磁场的磁感应强度B0.4T，导轨间距为L0.1m，导体棒MN的质量为m=6g且电阻r=0.1

6、,电阻R0.3,其它电阻不计，（g取10m/s2)求： （1）导体棒MN下滑的最大速度多大？ （2)导体棒MN下滑达到最大速度后，棒克服安培力做功的功率，电阻R消耗的功率和电阻r消耗的功率为多大？,分析与解答：,等效电路如图乙所示，棒由静止开始 下滑，最后达到匀速运动。当匀速运 动时，由平衡条件得：,（2）匀速时，克服安培力做功的功率为：,电阻R消耗的功率：,电阻r消耗的功率：,例4.如图所示，竖直平行导轨间距l=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度B=1T。当a

7、b棒由静止释放0.8s 后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。（g取10m/s2）,解:,ab 棒由静止开始自由下落0.8s时速度大小为,v=gt=8m/s,则闭合K瞬间，导体棒中产生的感应电流大小,IBlv/R=4A,ab棒受重力mg=0.1N, 安培力F=BIL=0.8N.,因为Fmg，ab棒加速度向上，开始做减速运动，,产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小，,当安培力 F=mg时，开始做匀速直线运动。,此时满足B2l2 vm /R =mg,解得最终速度，,vm = mgR/B2l2 = 1m/s。,闭合电键时速度最大为8m/s。,t=0.8s

8、l=20cm R=0.4m=10g B=1T,例题2、如图所示，质量为m，边长为L的正方形线框，在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L。线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向，已知ab边刚穿出磁 场时线框恰好作匀速运动，求： （1）cd边刚进入磁场时线框的 速度。 （2）线框穿过磁场的过程中， 产生的焦耳热。,过程一：线框先作自由落体运动， 直至ab边进入磁场。,过程二：作变速运动，从cd边进入 磁场到ab边离开磁场，由于穿过 线框的磁通量不变，故线框中无感 应电流，线框作加速度为g的匀加速 运动。,过程三：当ab边刚穿出磁

9、场时，线框作匀速直线运动。,整个过程中，线框的重力势能减小，转化成线框的 动能和线框电阻上的内能。,ab边刚离开磁场时恰好作匀速直线运动，由平衡条件，得：,(1)设cd边刚进入磁场时线框的速度为V0，ab边刚 离开磁场时的速度为V，由运动学知识，得：,（2）线框由静止开始运动，到cd边刚离开磁场的 过程中，根据能量守恒定律，得：,解之，得线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热 为：,总结与提高：,电磁感应现象的实质是不同形式的能量转化的过 程，理清能量转化过程，用“能量”观点研究问题， 往往比较简单，同时，导体棒加速时，电流是变 化的，不能直接用QI2Rt求解（时间也无法确 定），因而能用能量守恒的知识解决。,例题2：如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L, M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。 （1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图； （2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，