电磁感应中的能量转化与守恒课件

电磁感应中能量问题

北大附中香山学校

隋维爽电磁感应中能量问题1思考：给你这样一个装置，你如何让它生电呢？思考：给你这样一个装置，你如何让它生电呢？2一、定性分析电磁感应中的能量转化

直流发电机是一种使用直流电流的动力装置，它的工作原理可以简化为如图所示的装置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析电磁感应中的能量转化直流发电机是一种使用3一、定性分析电磁感应中的能量转化直流发电机是一种使用直流电流的动力装置，它的工作原理可以简化为如图所示的装置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析电磁感应中的能量转化直流发电机是一种使用4在ab棒运动的t时间内，外力做正功，安培力做负功，这个过程中是外界能量转化为电能（1）在ab棒运动的t时间内，分析各个力做功情况，这段过程中能量是如何转化的在ab棒运动的t时间内，外力做正功，安培力做负功，这个过5用恒定的外力拉导体棒使ab从静止开始运动，导体棒ab做加速度减小的加速运动，当外力与安培力相等时，速度达到最大，然后匀速运动下去。外界的能量转化为电能和导体棒的动能。（2）若用恒定的外力拉导体棒ab使ab从静止开始运动，分析导体棒ab做什么运动，这个过程能量的转化关系。用恒定的外力拉导体棒使ab从静止开始运动，导体棒ab做加速度6只给导体棒一个速度，ab棒受到重力，支持力与安培力，运动情况是做加速度减小的减速运动，能量转化情况：金属棒的动能转化为电能（3）若只给导体棒ab一初速度，分析ab杆的受力及其运动情况及能量转化情况.只给导体棒一个速度，ab棒受到重力，支持力与安培力，运7（4）若导轨不光滑，给导体棒一初速度，经过一段时间，这个过程中的能量转化关系情况又是什么呢？导体棒的动能转化为电能及内能（克服摩擦力做功）

（4）若导轨不光滑，给导体棒一初速度，经过一段时间，这个过程8【请总结电磁感应问题中能量转化的分析过程】1、确定研究对象2、对研究对象进行受力分析及各个力做功情况，3、明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化【请总结电磁感应问题中能量转化的分析过程】1、确定研究对象9二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（a＞b），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO’处，与第一段磁场相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相10二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（a＞b），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO’处，与第一段磁场相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相11（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力。求金属棒不在磁场中受到的拉力和在磁场中受到的拉力大小。

解：金属棒保持v0的速度做匀速运动。金属棒不在磁场中金属棒在磁场中运动时，电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律可得（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一12(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，拉力所做的功

解：不在磁场中拉力所做的功是在磁场中拉力做的功为在整个过程中拉力做的功是2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第13(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中克服摩擦力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第14(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，安培力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第15(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，导轨左端电阻产生的热量

2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第16(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，金属棒在移动过程中，金属棒与导轨组成的系统生成的热量。

2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第17课堂检测课堂检测18电磁感应中能量问题

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隋维爽电磁感应中能量问题19思考：给你这样一个装置，你如何让它生电呢？思考：给你这样一个装置，你如何让它生电呢？20一、定性分析电磁感应中的能量转化

直流发电机是一种使用直流电流的动力装置，它的工作原理可以简化为如图所示的装置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析电磁感应中的能量转化直流发电机是一种使用21一、定性分析电磁感应中的能量转化直流发电机是一种使用直流电流的动力装置，它的工作原理可以简化为如图所示的装置在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计。电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析电磁感应中的能量转化直流发电机是一种使用22在ab棒运动的t时间内，外力做正功，安培力做负功，这个过程中是外界能量转化为电能（1）在ab棒运动的t时间内，分析各个力做功情况，这段过程中能量是如何转化的在ab棒运动的t时间内，外力做正功，安培力做负功，这个过23用恒定的外力拉导体棒使ab从静止开始运动，导体棒ab做加速度减小的加速运动，当外力与安培力相等时，速度达到最大，然后匀速运动下去。外界的能量转化为电能和导体棒的动能。（2）若用恒定的外力拉导体棒ab使ab从静止开始运动，分析导体棒ab做什么运动，这个过程能量的转化关系。用恒定的外力拉导体棒使ab从静止开始运动，导体棒ab做加速度24只给导体棒一个速度，ab棒受到重力，支持力与安培力，运动情况是做加速度减小的减速运动，能量转化情况：金属棒的动能转化为电能（3）若只给导体棒ab一初速度，分析ab杆的受力及其运动情况及能量转化情况.只给导体棒一个速度，ab棒受到重力，支持力与安培力，运25（4）若导轨不光滑，给导体棒一初速度，经过一段时间，这个过程中的能量转化关系情况又是什么呢？导体棒的动能转化为电能及内能（克服摩擦力做功）

（4）若导轨不光滑，给导体棒一初速度，经过一段时间，这个过程26【请总结电磁感应问题中能量转化的分析过程】1、确定研究对象2、对研究对象进行受力分析及各个力做功情况，3、明确功能关系，确定有哪些形式的能量发生了转化【请总结电磁感应问题中能量转化的分析过程】1、确定研究对象27二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（a＞b），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO’处，与第一段磁场相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相28二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相距为L的金属轨道固定于水平面上，导轨电阻不计；一根质量为m、长为L、电阻为R的金属棒两端放于导轨上，导轨与金属棒间的动摩擦因数为μ，棒与导轨的接触电阻不计。导轨左端连有阻值为2R的电阻。轨道平面上有n段竖直向下的宽度为a、间距为b的匀强磁场（a＞b），磁感应强度为B。金属棒初始位于OO’处，与第一段磁场相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析电磁感应能量问题

[例2]．如图所示，两根相29（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一直向右穿过各磁场，需对金属棒施加一个水平向右的拉力。求金属棒不在磁场中受到的拉力和在磁场中受到的拉力大小。

解：金属棒保持v0的速度做匀速运动。金属棒不在磁场中金属棒在磁场中运动时，电路中的感应电流为I，由闭合电路欧姆定律可得（1）若金属棒有向右的初速度v0，为使金属棒保持v0的速度一30(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，拉力所做的功

解：不在磁场中拉力所做的功是在磁场中拉力做的功为在整个过程中拉力做的功是2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第31(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中克服摩擦力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第32(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第2段磁场的过程中，安培力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情况下，求金属棒从OO’开始运动到刚进入第33(2)