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,*,1.5,电磁感应中的能量转化与守恒,第一章 电磁感应,探究:,如图所示，设运动的导体,ab,的长为,L,，水平向右速度为,v,，匀强磁场的磁感强度,B,，闭合电路的总电阻为,R,，探究为了保持导体棒匀速运动，外力所做的功,W,外,和感应电流的电功,W,电,关系,W,外,=,W,电,W,外,和,W,电,关系：,注意：,（,1,）安培力做什么功？,（,2,）它与电功是什么关系？,F,外,F,安,能量转化和守恒规律是自然界中最普遍的规律之一，所以在电磁感应现象中也伴随着能量转化产生和维持感应电流的过程就是其它形式的能量转化为电能过程其它形式能量转化为电能的过程实质就是安培力做负功的过程克服安培力做多少功，就有多少其它形式能量转化为电能电源内部）,电磁感应现象中生成的电能又会通过负载转化成其他形式的能量电源外部）,1,、产生电能过程：（电源）,（,1,）导体做加速运动过程中：,外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能，另一部分用于增加导体的动能,W,外,-W,安,=E,K,W,安,=E,电,动能定理,（,2,）导体做匀速运动过程中：,导体做匀速移动时，外力等于安培力，所以外力移动导体所做的功，全部用于克服安培力做功，能量全部转化为感应电流的电能。
W,外,=W,安,W,安,=E,电,电磁感应现象中能量转化关系,2,、消耗电能过程：（负载）,电磁感应现象中生成的电能在闭合回路中又会通过负载消耗，生成其他形式的能量1）如果负载是纯电阻电路，那么电能转化成热能：,（2）如果负载是非纯电阻电路，那么电能转化成热能和其他形式的能量（机械能）,E,电,=Q,E,电,=Q+E,其他,做功,能量变化,重力做功,重力势能变化,弹力做功,弹性势能变化,合外力做功,动能变化,除重力和弹力之外其他力做功,机械能的变化,一对滑动摩擦力对系统做功,系统内能的变化,电场力做功,电势能变化,功是能量转化的量度,电能,其他能,知识梳理：做功的过程与能量变化密切相关,安培力做正功,克服安培力做功,电磁感应中能量转化与守恒,电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程R,B,均匀增大,机械能,磁场能,电能,电能,一、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,切割,R,？,？,F,F,安,F,安,BIL,E=BLV,m,I,E/(R+r),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：,问题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,B=0.5T,=4,r=1,l,=0.4m,F,R,a,b,先做加速度减小的加速运动，后匀速运动,F,安,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：,问题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？,（一）导体切割磁感线类,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,问题,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,其它,形式,能量,热能,W,克服安,W,F,-,W,克服安,B=0.5T,=4,r=1,l,=0.4m,F,R,a,b,F,安,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,，,P,克服安,=,P,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,E,K,R,F,a,b,F,安,F,安,v,v,（一）导体切割磁感线类,例题,2,：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,0.5,T,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=I,2,Rt,Mg,T,mg,F,安,T,对,m,：,T,mg+F,安,对,M,：,T,MgSin30,0,F,安,BIL,Q=I,2,Rt,由以上各式解得：,Q,0.2,J,例题,2,：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,0.5,T,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（二）：,利用,Q=W,克服安培力,对,m,：,T,mg+F,安,对,M,：,T,MgSin30,0,W,克服安培力,F,安,L,Q=W,克服安培力,Mg,T,mg,F,安,T,由以上各式解得：,Q,0.2,J,解法（三）：,利用,能量守恒定律,对,M,和,m,系统：,E,增,E,减,Q+mgL,MgLSin30,0,例题,2,：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,0.5,T,。
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？,Mg,T,mg,F,安,T,解得：,Q,0.2,J,求焦耳热的一般方法：,1.,Q=I,2,Rt,（,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,),课堂小结,1,、在导体切割磁感线产生的电磁感应现象中，由于,磁场本身不发生变化,，认为磁场并不输出能量，而是其它形式的能量，借助安培力做的功（做正功、负功）来实现能量的转化安培力做正功，是将电能转化为其它形式的能量；安培力做负功，是将其它形式的能量转化为电能2,、,电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化，因此从功和能的观点入手，分析清楚能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径；在运用功能关系解决问题时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受力分析、做功分析、能量分析的思路严格进行，并注意功和能的对应关系二）磁场变化引起的电磁感应,问题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,感应磁场方向,感应电流方向,电场方向,I,感,I,感,麦克斯韦电磁场理论,：变化的磁场在周围空间产生电场。
均匀变化,的磁场在周围产生,恒定,的电场；,非均匀变化,的磁场在周围产生,变化,的电场R,B,均匀增大,B,感,+,F,E,E,问题2,：能量如何转化？如何用做功来量度？,电场力做功,电流做功,磁场能,电能,热,能,I,感,I,感,R,B,均匀增大,B,感,+,F,E,E,麦克斯韦电磁场理论,：变化的磁场在周围空间产生电场均匀变化,的磁场在周围产生,恒定,的电场；,非均匀变化,的磁场在周围产生,变化,的电场二）磁场变化引起的电磁感应,梦想的力量,当我充满自信地，朝着梦想的方向迈进,并且毫不畏惧地，过着我理想中的生活,成功，会在不期然间忽然降临！,1,、聪明出于勤奋，天才在于积累,2,、,三更灯火五更鸡，正是男儿读书时黑发不知勤学早，白首方悔读书迟3,、,鸟欲高飞先振翅，人求上进先读书4,、勤学如春起之苗，不见其增，日有所长；辍学如磨刀之石，不见其损，日有所亏。