2018版 第1章 5.电磁感应中的能量转化与守恒

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1、5.电磁感应中的能量转化与守恒学习目标知识脉络1.知道电磁感应现象遵守能量守恒定律．2．理解电磁感应现象中产生的电能与克服安培力做功的关系．(难点)3．掌握感应电流做功过程中能量的转化．(重点)电磁感应中的能量问题1．在导线切割磁感线运动而产生感应电流时，电路中的电能来源于机械能．2．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，就产生多少电能．3．电流做功将电能转化为其他形式的能量．4．电磁感应现象中，能量在转化过程中是守恒的．(1)在电磁感应现象中，安培力做正功，

2、把其他形式的能转化为电能．(×)(2)电磁感应现象一定伴随着能量的转化，克服安培力做功的大小与电路中产生的电能相对应．(√)(3)安培力做负功，一定有电能产生．(√)为什么说楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的表现？【提示】　感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化，因此，为了维持原磁场磁通量的变化，就必须有外力克服感应电流的磁场的阻碍作用做功，将其他形式的能转化为感应电流的电能．所以楞次定律中的阻碍过程，实质上就是能量转化的过程，楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的表现．11/11如

3、图151所示，金属棒ab沿光滑导轨由静止滑下，思考以下问题：图151探讨1：下滑过程中，棒ab的重力势能、动能以及回路的电能如何变化，它们间的关系式如何？【提示】　下滑过程中，棒的重力势能减少，动能增加，产生电能．重力势能的减少量等于动能增加与产生的电能之和；电能全部转化为电路中的内能(焦耳热)．探讨2：下滑过程中功能关系如何？用动能定理如何列表达式？【提示】　重力做的功等于重力势能的减少量；棒受力做的总功等于动能的改变量；棒克服安培力做的功等于回路中产生的电能．WG－W安＝ΔEk.探讨3：若斜面

4、粗糙，棒和回路的能量又如何变化？如何把它们间的能量关系表示出来？【提示】　下滑过程中，棒的重力势能减少，动能增加，因摩擦而产生的热能和回路中产生的电能增加．重力势能的减少量等于动能的增加量和因摩擦而产生的热能与回路中产生的电能之和；电能全部转化为电路中的内能(焦耳热)．1．电磁感应中的能量守恒(1)由磁场变化引起的电磁感应现象中，磁场能转化为电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能将全部转化为电阻的内能．(2)由相对运动引起的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能．克

5、服安培力做多少功，就产生多少电能．若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为电阻的内能．2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路11/11(1)分析回路，分清电源和外电路．在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路．(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：做功情况能量变化特点滑动摩擦力做功有内能产生重力做功重力势能必然发生变化克服安培力做功必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多

6、少功，就产生多少电能安培力做正功电能转化为其他形式的能(3)根据能量守恒列方程求解．3．电能的三种求解思路(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功．(2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等于产生的电能．(3)利用电路特征求解：通过电路中所消耗的电能来计算．1．如图152所示，固定于水平绝缘面上的平行金属导轨不光滑，垂直于导轨平面有一匀强磁场，质量为m的金属棒cd垂直放在导轨上，除R和cd棒的电阻r外，其余电阻不计．现用水平恒力F作用于cd棒，使cd棒由静止开

7、始向右滑动的过程中，下列说法正确的是(　　)【导学号：46042034】图152A．水平恒力F对cd棒做的功等于电路中产生的电能B．只有在cd棒做匀速运动时，F对cd棒做的功才等于电路中产生的电能C．无论cd11/11棒做何种运动，它克服磁场力做的功一定等于电路中产生的电能D．R两端的电压始终等于cd棒上感应电动势的值【解析】　F作用于棒上使棒由静止开始做切割磁感线运动，产生感应电动势的过程中，F做的功转化为三种能量：棒的动能ΔEk、摩擦生热Q和回路电能E电，即使cd棒匀速运动，ΔEk＝0，但Q≠

8、0，故A、B错误；对C项可这样证明，经过时间Δt，cd棒发生的位移为s，则cd棒克服磁场力做的功W＝BIL·s＝BIΔS＝I·ΔΦ＝EIΔt＝E电，永远成立，故C项正确；回路中，cd棒相当于电源，有内阻，所以路端电压不等于感应电动势，所以D错误．【答案】　C2．如图153所示，两条水平虚线之间有垂直于纸面向里、宽度为d、磁感应强度为B的匀强磁场．质量为m、电阻为R的正方形线圈边长为L(L