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1、电磁感应中的能量转化与守恒一、电磁感应现象中的能量转化当在闭合电路中产生感应电流时,电流做功,消耗了电能,根据能量守恒定律,能量不会被创造,也不会被消灭,那么,是什么能量转化为电能呢?一般有两种情况:1.导体做切割磁感线运动,在电路中产生感应电流,是该导体的________转化为________．机械能电能2.如图所示,当图中电阻R变化时,螺线管M中变化的电流产生变化的磁场,从而使螺线管N中的磁通量发生变化,在N中产生感应电流,此处电能是螺线管M转移给N的.但此处的转移并不像导向导线导电一样直接转移,而是一个间接的转移:________→________→_______
2、_,实质上还是能量的转化．电能磁场能电能【例题1】下图中，设运动导线ab长为L，速度为v，匀强磁场的磁感应强度为B，闭合电路总电阻为R．探究为了保持导线做匀速运动，外力所做的功W外和感应电流的电功W电的关系．【解析】运动导体产生的电动势为：电路中感应电流为：磁场对这个电流的作用力为：保持匀速运动所需外力为：在时间内，外力所做的功为：而此时间内，感应电流的电功为：可见：【归纳总结】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，就有多少电能产生，而这些电能又通过感应电流做功，转化为其他形式的能量．表达式：W克服安=△E电（安培力做负功，电能增加
3、）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？【例题2】在倾角的斜面上，沿下滑方向铺两条平行的光滑导轨，导轨足够长，导轨的间距为，两者的底端a和b用的电阻相连，如图所示．在导轨上垂直于导轨放有一根金属杆cd，其质量．今垂直于斜面加一匀强磁场B，当金属杆以的速率匀速下滑时，R中感应电流的方向为从a到b，设导轨和金属杆cd的电阻都忽略不计，g取10m/s2，求：（1）匀强磁场B的大小和方向.（2）电流的功率P电．【解析】（1）当金属杆匀速下滑时，重力所做的功完全用来克服安培力做功并进面转化为闭合电路的电能。在Δt时间内，，根据解得：
4、B=0.1T，由左手定则可判断B的方向垂直于斜面向上。（2）电流的功率P电为：GxGyFNFdvmg×θBθ【另解1】（1）由平衡条件可得：解得：B=0.1T，GxGyFNFdvmg×θBθ【另解2】（1）对于棒下滑Δt时间内，由动能定理得：解得：B=0.1T，例题3：水平放置的两根平行金属导轨ad和bc,导轨两端a、b和c、d两点分别连接电阻R1和R2,组成矩形线框,如图所示,ad和bc相距L＝0.5m.放在竖直向下的匀强磁场中.磁感应强度B＝1.2T,一根电阻为0.2Ω的导体棒PQ跨接在两根金属导轨上,在外力作用下以4.0m/s的速度向右匀速运动,若电阻R1＝0.3
5、Ω,R2＝0.6Ω,导轨ad和bc的电阻不计,导体与导轨接触良好.求：(1)导体PQ中产生的感应电动势的大小和感应电流的方向；(2)导体PQ向右匀速滑动过程中，外力做功的功率．1、解决电磁感应现象与电路的结合问题的方法(1)确定感应电动势的大小和方向;(2)画等效电路图;(3)运用闭合电路欧姆定律,串并联电路特点、电功率、电热等公式联立求解;例题4：如图所示，一水平放置的平行导体框宽度L＝0.5m,接有R＝0.2Ω的电阻,磁感应强度B＝0.4T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下,现有一导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框架滑动,框架及导体棒ab电阻不计，当ab以v＝4.
6、0m/s的速度向右匀速滑动时,试求：(1)导体棒ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向；(2)要维持ab向右匀速运动，作用在ab上的水平外力为多少？方向怎样？2、解决电磁感应现象与力的结合问题的方法(1)平衡问题：动态分析过程中，抓住受力与运动相互制约的特点，分析导体是怎样从初态过渡到平衡状态的，再从受力方面列出平衡方程，解决问题；(2)非平衡类：抓住导体在某个时刻的受力情况，利用顿第二定律解决问题；例题5圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在O点，导体环可以在竖直平面内来回摆动，空气阻力和摩擦力均可忽略不计．在图所示的正方形区域，有匀强磁场垂直纸面向里．下列说法正确的是()
7、A．此摆开始进入磁场前机械能不守恒B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中感应电流的方向肯定相反C．导体环通过最低位置时，环中感应电流最大D．最后此摆在匀强磁场中振动时，机械能守恒BD电磁感应中的综合应用3、解决电磁感应现象与能量的结合问题的方法要注意分析电路中进行了那些能量转化,守恒关系是什么,从功和能的关系入手,列出表示能量转化关系的方程;二、反电动势在电磁感应电路与电流方向________的电动势叫做__________.此时总电动势等于电源电动势和反电动势______．相反反电动势之差由于杆ab切割磁感线运动，因而产生感应电动势E´，
