电磁感应中的能量转化与守恒课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电,磁感应中的能量转化与守恒,一、电磁感应现象中的能量转化,当在闭合电路中产生感应电流时,电流做功,消耗了电能,根据能量守恒定律,能量不会被创造,也不会被消灭,那么,是什么能量转化为电能呢,?,一般有两种情况,:,1.,导体做切割磁感线运动,在电路中产生感应电流,是该导体的,_,转化为,_,机械能,电能,2.,如图所示,当图中电阻,R,变化时,螺线管,M,中变化的电流产生变化的磁场,从而使螺线管,N,中的磁通量发生变化,在,N,中产生感应电流,此处电能是螺线管,M,转移给,N,的,.,但此处的转移并不像导向导线导电一样直接转移,而是一个间接的转移,: _,_,_,实质上还是能量的转化,电能,磁场能,电能,【,例题,1】,下图中，设运动导线,ab,长为,L,，速度为,v,，匀强磁场的磁感应强度为,B,，闭合电路总电阻为,R,探究为了保持导线做匀速运动，外力所做的功,W,外,和感应电流的电功,W,电,的关系,【,解析,】,运动导体产生的电动势为：,电路中感应电流为：,磁场对这个电流的作用力为：,保持匀速运动所需外力为：,在 时间内，外力所做的功为：,而此时间内，感应电流的电功为：,可见：,【,归纳总结,】,在电磁感应中，产生的电能是通过外力克服安培力做功转化而来的，外力做了多少功，就有多少电能产生，而这些电能又通过感应电流做功，转化为其他形式的能量,表达式：,W,克服安,=E,电,（安培力做负功，电能增加）,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？,【,例题,2】,在倾角 的斜面上，沿下滑方向铺两条平行的光滑导轨，导轨足够长，导轨的间距为 ，两者的底端,a,和,b,用 的电阻相连，如图所示在导轨上垂直于导轨放有一根金属杆,cd,，其质量,今垂直于斜面加一匀强磁场,B,，当金属,杆以 的速率匀速下滑时，,R,中感应电流的方向为从,a,到,b,，设导轨和金属杆,cd,的电阻都忽略不计，,g,取,10,m/s,2,，求：（,1,）匀强磁场,B,的大小和方向,.,（,2,）电流的功率,P,电,【,解析,】,（,1,）当金属杆匀速下滑时，重力所做的功完全用来克服安培力做功并进面转化为闭合电路的电能。在,t,时间内 ， ，,根据,解得：,B=0.1T,，,由左手定则可判断,B,的方向,垂直于斜面向上。,（,2,）电流的功率,P,电,为：,G,x,G,y,F,N,F,d,v,mg,B,【,另解,1】,（,1,）由平衡条件可得：,解得：,B=0.1T,，,G,x,G,y,F,N,F,d,v,mg,B,【,另解,2】,（,1,）对于棒下滑,t,时间内，由动能定理得：,解得：,B=0.1T,，,例题,3,：,水平放置的两根平行金属导轨,ad,和,bc,导轨两端,a,、,b,和,c,、,d,两点分别连接电阻,R,1,和,R,2,组成矩形线框,如图所示,ad,和,bc,相距,L,0.5 m.,放在竖直向下的匀强磁场中,.,磁感应强度,B,1.2 T,一根电阻为,0.2 ,的导体棒,PQ,跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以,4.0,m/s,的速度向右匀速运动,若电阻,R,1,0.3 ,R,2,0.6 ,导轨,ad,和,bc,的电阻不计,导体与导轨接触良好,.,求：,(1),导体,PQ,中产生的感应电动,势的大小和感应电流的方向；,(2),导体,PQ,向右匀速滑动过程,中，外力做功的功率,1,、解决,电磁感应现象,与,电路,的结合问题的方法,(1),确定,感应电动势的,大小,和,方向,;,(2),画,等效,电路图,;,(3),运用,闭合电路欧姆定律,串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解,;,例题,4,：,如图,所示，一水平放置的平行导体框宽度,L,0.5,m,接有,R,0.2 ,的电阻,磁感应强度,B,0.4 T,的匀强磁场垂直导轨平面方向向下,现有一导体棒,ab,跨放在框架上,并能无摩擦地沿框架滑动,框架及导体棒,ab,电阻不计，当,ab,以,v,4.0 m/s,的速度向右匀速滑动时,试求：,(1),导体棒,ab,上的感应电动势的大小及感应电流的方向；,(2),要维持,ab,向右匀速运动，,作用在,ab,上的水平外力为,多少？方向怎样？,2,、解决,电磁感应现象,与,力,的结合问题的方法,(1),平衡问题,：动态分析过程中，抓住受力与运动相互制约的特点，分析导体是怎样从初态过渡到平衡状态的，再从受力方面列出平衡方程，,解决问题；,(2),非平衡类,：抓住导体在某个时刻的受力情况，利用顿第二定律解决问题；,例题,5,圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在,O,点，导体环可以在竖直平面内来回摆动，空气阻力和摩擦力均可忽略不计在图所示的正方形区域，有匀强磁场垂直纸面向里下列说法正确的是,(,),A,此摆开始进入磁场前机械能不守恒,B,导体环进入磁场和离开磁场时，环中感应电流,的方向肯定相反,C,导体环通过最低位置时，,环中感应电流最大,D,最后此摆在匀强磁场中,振动时，机械能守恒,BD,电磁感应中的综合应用,3,、解决,电磁感应现象,与,能量,的结合问题的方法,要注意分析电路中进行了那些能量转化,守恒关系是什么,从功和能的关系入手,列出表示能量转化关系的方程,;,二、反电动势,在电磁感应电路与电流方向,_,的电动势叫做,_.,此时总电动势等于电源电动势和反电动势,_,相反,反电动势,之差,由于杆,ab,切割磁感线运动，因而产生感应电动势,E,，根据右手定则，在杆,ab,上感应电动势,E,的方向是从,b,到,a,，同电路中的电流方向相反，在电路中与电流方向相反的电动势叫做,反电动势,，杆,ab,中的感应电动势,E,就是反电动势，这时,总电动势等于电池电动势和反电动势之差,.,1.,给电动机接通电源，线圈受安培力的作用转动起来由于线圈要切割磁感线，因此必有感应电动势产生，感应电流方向与原电流方向相反，就此问题，下列说法正确的是,(,),A,电动机中出现的感应电动势为反电动势，反电动,势会阻碍线圈的运动,B,如果电动机正常工作，反电动势会加快电动机的,转动,C,如果电动机工作中由于机械阻力过大而停止转动,，就没了反电动势，线圈中的电流就会很大，很,容易烧毁电动机,D,如果电动机工作电压低于正常电压，电动机也不,会转动，此时尽管没有反电动势，但由于电压低,也不容易烧毁电动机,AC,