專題：電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

1、專題：電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題專題：電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題教學(xué)內(nèi)容教學(xué)內(nèi)容基本內(nèi)容回顧與分析基本內(nèi)容回顧與分析1.電磁感應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，電磁感應(yīng)過(guò)程電磁感應(yīng)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，電磁感應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用。因此要維持安中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中必定受到安培力的作用。因此要維持安培力的存在，必須有外力克服安培力做功。此過(guò)程中，其他形式的培力的存在，必須有外力克服安培力做功。此過(guò)程中，其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。能量轉(zhuǎn)化為電能。2.外力克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。外

2、力克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能量轉(zhuǎn)化為電能。當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器，電能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。3.安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程，安培力做安培力做功的過(guò)程，是電能轉(zhuǎn)化為其他形式能量的過(guò)程，安培力做多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。多少功，就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量。2.求解相關(guān)問(wèn)題思路求解相關(guān)問(wèn)題思路3.利用電路特征來(lái)求解利用電路特征來(lái)求解 通過(guò)電路中產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算。通過(guò)電路中產(chǎn)生的電能來(lái)計(jì)算。1.利用克服安培力做功求解利用克服安培力做功求解 電磁感應(yīng)中產(chǎn)生的電能等于克服安培力所做的功。電磁感應(yīng)中產(chǎn)

3、生的電能等于克服安培力所做的功。2.利用能量守恒求解利用能量守恒求解 機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能。機(jī)械能的減少量等于產(chǎn)生的電能。3.解題一般步驟解題一般步驟.1.分析電路分析電路2.分析做功分析做功3.能量守恒能量守恒4.電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)電磁感應(yīng)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)其他形式的能其他形式的能(如機(jī)械能如機(jī)械能)電能電能其他形式的能其他形式的能(如電能如電能)安培力做負(fù)功安培力做負(fù)功電流做功電流做功電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題例例1.如圖，固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表如圖，固定在水平絕緣平面上足夠長(zhǎng)的金屬導(dǎo)軌不計(jì)電阻，但表面粗糙，導(dǎo)軌左端連接一電阻面粗糙，導(dǎo)軌左端連

4、接一電阻R，質(zhì)量為，質(zhì)量為m的金屬棒的金屬棒(電阻不計(jì)電阻不計(jì))，放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻，放在導(dǎo)軌上，并與導(dǎo)軌垂直，整個(gè)裝置放在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向與導(dǎo)軌平面垂直，用水平恒力F把把a(bǔ)b棒從靜止起棒從靜止起向右拉動(dòng)的過(guò)程中向右拉動(dòng)的過(guò)程中RabF例例2：=30，L=1m，B=1T，導(dǎo)軌光滑電阻不計(jì)，導(dǎo)軌光滑電阻不計(jì)，F(xiàn)功率功率恒定且為恒定且為6W，m=0.2kg、R=1，ab由由靜止開始運(yùn)動(dòng)，由由靜止開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)當(dāng)s=2.8m時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中時(shí)，獲得穩(wěn)定速度，在此過(guò)程中ab產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q=5.8J，g=10m/s2

5、，求：（，求：（1）ab棒的穩(wěn)定速度棒的穩(wěn)定速度（2）ab棒從靜止開始達(dá)到穩(wěn)定速度所需時(shí)間。棒從靜止開始達(dá)到穩(wěn)定速度所需時(shí)間。abBF電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題sin) 1 (mgFFA速度穩(wěn)定時(shí)smv/2QmghEPtK）從能量的角度看：（2st5 . 1導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)導(dǎo)體切割磁感線或磁通量發(fā)生變化在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式的能量便轉(zhuǎn)化為生感應(yīng)電流，機(jī)械能或其他形式的能量便轉(zhuǎn)化為電能。電能。具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或具有感應(yīng)電流的導(dǎo)體在磁場(chǎng)中受安培力作用或通過(guò)電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電阻通過(guò)電阻發(fā)熱，又可使電能轉(zhuǎn)化為

6、機(jī)械能或電阻的內(nèi)能，因此電磁感應(yīng)過(guò)程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)的內(nèi)能，因此電磁感應(yīng)過(guò)程總是伴隨著能量的轉(zhuǎn)化?；?。能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)：abcdBB例例3.相距相距L=1.5m的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌豎直放置，質(zhì)量的足夠長(zhǎng)金屬導(dǎo)軌豎直放置，質(zhì)量m1=1kg的金屬棒的金屬棒ab和質(zhì)量和質(zhì)量m2=0.27kg的金屬棒的金屬棒cd均均通過(guò)棒兩端的套環(huán)水平地套在導(dǎo)軌上。虛線上方磁場(chǎng)通過(guò)棒兩端的套環(huán)水平地套在導(dǎo)軌上。虛線上方磁場(chǎng)垂直向里，下方豎直向下，兩處勻強(qiáng)磁場(chǎng)大小均相等。垂直向里，下方豎直向下，兩處勻強(qiáng)磁場(chǎng)大小均相等。ab棒光滑，棒光滑，cd棒與導(dǎo)軌間棒與導(dǎo)軌間=0.75.=0.75.兩棒電阻為兩棒電阻為1.8

7、1.8. .導(dǎo)軌電阻不計(jì)。導(dǎo)軌電阻不計(jì)。ab棒在豎直向上棒在豎直向上外力外力F的作用下。的作用下。Ft圖如圖。圖如圖。從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)，從靜止開始沿導(dǎo)軌勻加速運(yùn)動(dòng)，同時(shí)同時(shí)cd靜止釋放。靜止釋放。abcdBB101114.602t/sF/N1.分析分析ab棒電流方向及棒電流方向及cd棒受棒受到安培力的方向；到安培力的方向；2.求磁感應(yīng)強(qiáng)度求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小和的大小和ab棒加速度的大小。棒加速度的大小。電流方向電流方向b-a；cd受安受安培力垂直向里培力垂直向里11FBILm gm a21/am s1.2BTabcdBB101114.602t/sF/N3.已知已知2s內(nèi)外力內(nèi)外力F做

8、功做功40J，求這，求這一過(guò)程中兩棒產(chǎn)生的總焦耳熱。一過(guò)程中兩棒產(chǎn)生的總焦耳熱。4.判斷判斷cd運(yùn)動(dòng)，求運(yùn)動(dòng)，求cd達(dá)到最大達(dá)到最大速度用時(shí)速度用時(shí)t，定性畫出，定性畫出cd棒受棒受到摩擦力到摩擦力f-t圖。圖。0m2g2ft/s21182FtQWmgxmvJ用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)動(dòng)勢(shì)的大小和方向。動(dòng)勢(shì)的大小和方向。畫出等效電路，求回路中電阻消耗電功率的畫出等效電路，求回路中電阻消耗電功率的表達(dá)式。表達(dá)式。分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得分析導(dǎo)體機(jī)械能的變化，用能量守恒關(guān)系得到機(jī)械功率的改變與回路中電功率的改變所滿到機(jī)械功率的改變與回

9、路中電功率的改變所滿足的方程。足的方程?；痉椒柟蹋夯痉椒柟蹋弘姶鸥袘?yīng)中的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題PQBHhPQacbdL1L2練習(xí)練習(xí)1.位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框位于豎直平面內(nèi)的矩形平面導(dǎo)線框abcd，ab長(zhǎng)長(zhǎng)L1=1.0m，bd長(zhǎng)長(zhǎng)L2=0.5m，線框的質(zhì)量，線框的質(zhì)量m=0.2kg，電阻，電阻R=2.其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，上下邊界均與其下方有一勻強(qiáng)磁場(chǎng)區(qū)域，上下邊界均與ab平行。兩平行。兩邊界間距邊界間距H,HL2，磁感應(yīng)強(qiáng)度，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.0T，方向與線框平面垂，方向與線框平面垂直?，F(xiàn)使線框直?，F(xiàn)使線框dc邊從離上邊界邊從離上邊界 h=0.7m處自由下落。處自由下落。已知線框的已知線框的cd邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，邊進(jìn)入磁場(chǎng)后，ab邊到達(dá)上邊界前的某一時(shí)邊到達(dá)上邊界前的某一時(shí)刻線框速度已達(dá)到這一階段