15_电磁感应中的能量转化与守恒用.ppt

1 5电磁感应中的能量转化与守恒 复习 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 问2 ab速度为10m 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 P外 0 8W 其它形式能量 电能 W克服安 热能 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 热能 W克服安 WF W克服安 其他形式能量 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 小结1 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电能 表达式 P克服安 P电 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 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 能量守恒 P电 P机 P热 问3 能量是如何转化的 如何用做功量度能量的变化 热能 W安 W电流 W安 电能 动能 小结2 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 例3 如图所示 正方形线框边长L 0 2m 质量为m 0 1kg 电阻为R 0 1 倾角为30 的光滑斜面上的物体质量为M 0 4kg 水平方向的匀强磁场磁感应强度为0 5T 当物体沿斜面下滑 线框开始进入磁场时 它恰做匀速运动 不计一切摩擦 求 线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热 解法 一 利用Q I2Rt 对m T mg F安 对M T MgSin300 F安 BIL Q I2Rt 由以上各式解得 Q 0 2J 解法 二 利用Q W克服安培力 对m T mg F安 对M T MgSin300 W克服安培力 F安L 由以上各式解得 Q 0 2J Q W克服安培力 解法 三 利用能量守恒定律 对M和m系统 E增 E减 Q mgL MgLSin300 求焦耳热的一般方法 1 Q I2Rt适用求恒定电流或是正弦交流电产生的热量2 Q W克服安培力 F安S适用安培力为恒力 纯电阻电路的情况3 能量守恒定律 E增 E减普遍使用 二 磁场变化引起的电磁感应 问1 电场的方向如何判断 楞次定律 右手螺旋 磁通量向上增大 问2 能量如何转化 如何用做功来量度 电场力做功 电流做功 电能 热能 磁场能 小结2 导体切割磁感线 1 安培力做正功 将电能转化为其它形式的能量 2 安培力做负功 是将其它形式的能量转化为电能 2 解决电磁感应问题的重要途径从