電磁感應中的能量轉化與守恒

1、電磁感應中的能量轉化與守恒,一、電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化,當在閉合電路中產(chǎn)生感應電流時,電流做功,消耗了電能,根據(jù)能量守恒定律,能量不會被創(chuàng)造,也不會被消滅,那么,是什么能量轉化為電能呢?一般有兩種情況:,1.導體做切割磁感線運動,在電路中產(chǎn)生感應電流,是該導體的________轉化為________．,機械能,電能,2.如圖所示,當圖中電阻R變化時,螺線管M中變化的電流產(chǎn)生變化的磁場,從而使螺線管N中的磁通量發(fā)生變化,在N中產(chǎn)生感應電

2、流,此處電能是螺線管M轉移給N的.但此處的轉移并不像導向導線導電一樣直接轉移,而是一個間接的轉移: ________→ ________ → ________,實質上還是能量的轉化．,電能,磁場能,電能,【例題1】下圖中，設運動導線ab長為L，速度為v，勻強磁場的磁感應強度為B，閉合電路總電阻為R．探究為了保持導線做勻速運動，外力所做的功W外和感應電流的電功W電的關系．,【解析】運動導體產(chǎn)生的電動勢為：電路中感應電流為：磁場對這個電

3、流的作用力為：保持勻速運動所需外力為：在 時間內，外力所做的功為：,而此時間內，感應電流的電功為：可見：,【歸納總結】在電磁感應中，產(chǎn)生的電能是通過外力克服安培力做功轉化而來的，外力做了多少功，就有多少電能產(chǎn)生，而這些電能又通過感應電流做功，轉化為其他形式的能量．,表達式：,W克服安=△E電（安培力做負功，電能增加）,思考：在導體切割磁感線情況下，安培力如果做正功， 能量又是怎樣轉化

4、的？如何用做功來量度？,【例題2】在傾角 的斜面上，沿下滑方向鋪兩條平行的光滑導軌，導軌足夠長，導軌的間距為 ，兩者的底端a和b用 的電阻相連，如圖所示．在導軌上垂直于導軌放有一根金屬桿cd，其質量 ．今垂直于斜面加一勻強磁場B，當金屬,桿以 的速率勻速下滑時，R中

5、感應電流的方向為從a到b，設導軌和金屬桿cd的電阻都忽略不計，g取10m/s2，求：（1）勻強磁場B的大小和方向 . （2）電流的功率P電．,【解析】（1）當金屬桿勻速下滑時，重力所做的功完全用來克服安培力做功并進面轉化為閉合電路的電能。在Δt時間內 ， ， 根據(jù) 解得：B=0.

6、1T，由左手定則可判斷B的方向垂直于斜面向上。（2）電流的功率P電為：,【另解1】（1）由平衡條件可得： 解得：B=0.1T，,【另解2】（1）對于棒下滑Δt時間內，由動能定理得： 解得：B=0.1T，,例題3：,水平放置的兩根平行金屬導軌ad和bc,導軌兩端a、b和c、d兩點分別連接電阻R1和R2,組成矩形線框,如圖所示,ad和bc相距L＝0.5 m.放在豎直向下的勻強磁場中.磁感應強度B＝1.2 T,一根電阻為

7、0.2 Ω的導體棒PQ跨接在兩根金屬導軌上,在外力作用下以4.0 m/s的速度向右勻速運動,若電阻R1＝0.3 Ω,R2＝0.6 Ω,導軌ad和bc的電阻不計,導體與導軌接觸良好.求：(1)導體PQ中產(chǎn)生的感應電動 勢的大小和感應電流的方向；(2)導體PQ向右勻速滑動過程 中，外力做功的功率．,1、解決電磁感應現(xiàn)象與電路的結合問題的方法,(1)確定感應電動勢的大小和方向;,(2)畫等效電路圖;,(3)運用閉合電路歐姆

8、定律,串并聯(lián)電路特點、電功率、電熱等公式聯(lián)立求解;,例題4：,如圖所示，一水平放置的平行導體框寬度L＝0.5 m,接有R＝0.2 Ω的電阻,磁感應強度B＝0.4 T的勻強磁場垂直導軌平面方向向下,現(xiàn)有一導體棒ab跨放在框架上,并能無摩擦地沿框架滑動,框架及導體棒ab電阻不計，當ab以v＝4.0 m/s的速度向右勻速滑動時,試求：,(1)導體棒ab上的感應電動勢的大小及感應電流的方向；(2)要維持ab向右勻速運動， 作用在ab上的水平

9、外力為 多少？方向怎樣？,2、解決電磁感應現(xiàn)象與力的結合問題的方法,(1)平衡問題：動態(tài)分析過程中，抓住受力與運動相互制約的特點，分析導體是怎樣從初態(tài)過渡到平衡狀態(tài)的，再從受力方面列出平衡方程，解決問題；,(2)非平衡類：抓住導體在某個時刻的受力情況，利用頓第二定律解決問題；,例題5,圓形導體環(huán)用一根輕質細桿懸掛在O點，導體環(huán)可以在豎直平面內來回擺動，空氣阻力和摩擦力均可忽略不計．在圖所示的正方形區(qū)域，有勻強磁場垂直紙面向里．下列

10、說法正確的是(　 　),A．此擺開始進入磁場前機械能不守恒B．導體環(huán)進入磁場和離開磁場時，環(huán)中感應電流 的方向肯定相反C．導體環(huán)通過最低位置時， 環(huán)中感應電流最大D．最后此擺在勻強磁場中 振動時，機械能守恒,BD,電磁感應中的綜合應用,3、解決電磁感應現(xiàn)象與能量的結合問題的方法,要注意分析電路中進行了那些能量轉化,守恒關系是什么,從功和能的關系入手,列出表示能量轉化關系的方程;,二、反電

11、動勢,在電磁感應電路與電流方向________的電動勢叫做__________.此時總電動勢等于電源電動勢和反電動勢______．,相反,反電動勢,之差,由于桿ab切割磁感線運動，因而產(chǎn)生感應電動勢E´，根據(jù)右手定則，在桿ab上感應電動勢E´的方向是從b到a，同電路中的電流方向相反，在電路中與電流方向相反的電動勢叫做反電動勢，桿ab中的感應電動勢E´就是反電動勢，這時總電動勢等于電池電動勢和反電動勢之差.,

12、1.給電動機接通電源，線圈受安培力的作用轉動起來．由于線圈要切割磁感線，因此必有感應電動勢產(chǎn)生，感應電流方向與原電流方向相反，就此問題，下列說法正確的是(　　 )A．電動機中出現(xiàn)的感應電動勢為反電動勢，反電動 勢會阻礙線圈的運動B．如果電動機正常工作，反電動勢會加快電動機的 轉動C．如果電動機工作中由于機械阻力過大而停止轉動 ，就沒了反電動勢，線圈中的電流就會很大，很 容易