电磁感应现象的能量转化与守恒讲课教案.ppt

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1、1.5电磁感应中的能量转化与守恒学习目标1、分析电磁感应中机械能与电能的转化，理解电磁感应中能量转化与守恒2、通过探究和分析电磁感应现象中克服安培力做功的情况，探究其中的规律认识物理变化的因果关系和制约因素探究如图所示，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RabW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I结论:1.在电磁感应现象中产生的电能是外力克服安培力做功转化而来的，克服安培力做了多少的功，就有多少电能生成，而这些电能又

2、通过感应电流做功，转化成其他形式的能量。2.安培力做正功和克服安培力做功的区别：电磁感应的过程，实质上是不同形式的能量相互转化的过程，（1）当外力克服安培力做多少功时，就有多少其它形式的能转化为电能；（2）当安培力做多少正功时，就有多少电能转化为其它形式的能。能量守恒和转化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。电磁感应现象中生成的电能又会通过感应电流做功转化成其他形式的能量。W外=W安W安=E

3、电电磁感应现象中能量转化关系1、产生电能过程：（电源）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。（1）导体做匀速运动过程中：（2）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=ΔEKW安=E电动能定理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。如果负载是纯电阻电路，那么电能转化成热能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=QE电=Q+E其他1

4、、如图所示，磁感应强度B=0.2T，金属棒ab向右匀速运动，v=5m/s，L=40cm，电阻R=0.5Ω,其余电阻不计，摩擦也不计，试求：（1）感应电动势的大小（2）感应电流的大小和方向（3）金属棒安培力大小和方向（4）感应电流的功率（5）拉力的功率RBabv一、电磁感应与电路综合在电磁感应中，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，将它们接上电容器，便可使电容器充电；接上电阻或用电器就会对它们供电，在回路形成电流.（2）分析电路结构(内、外电路及外电路的串并联关系)，画等效电路图应特别注意产生感应电动势的那部分导体相当于电路中的电源，其电阻相当

5、于电源内阻，其电流流出的一端为正极．（3）利用电路规律求解．欧姆定律即串并联电路的基本性质列方程求解思路：（1）确定电源临界状态运动状态的分析F=BILv与a方向关系a变化情况F=ma合外力运动导体所受的安培力感应电流确定电源（E，r）二、电磁感应中的力电综合问题这类问题覆盖面广，题型也多种多样；但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件等，基本思路是：1.理解电磁感应问题中的两个研究对象及其之间的相互制约关系：2.领会力和运动的动态关系循环变化的结果：a=0,速度达最大，稳定状态3.解决电磁感应现象中力学问题的思路：练习册17

6、页从能量转化和守恒着手，运用动能定律或能量守恒定律(1)基本思路：受力分析→弄清哪些力做功，正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化，哪增哪减，如有滑动摩擦力做功，必然有内能出现；重力做功，就可能有机械能参与转化；安培力做负功就将其它形式能转化为电能，做正功将电能转化为其它形式的能；→由动能定理或能量守恒定律列方程求解．2、如图所示，一导轨PM，NQ，水平固定在一个竖直向下的匀强磁场中，导轨上跨放一根质量为m的金属棒ab，MN之间接一电阻，它们的电阻分别是R和r，导轨的其余部分的电阻不计。若沿水平向右使金属棒ab获得一初速度v0，设导轨足够长。求：（1）分析金属棒ab的运动情况（2）在

7、金属棒ab中产生的热量和电路中总热量。RBabv0MPNQr在较复杂的电磁感应现象中，经常涉及求解焦耳热的问题。尤其是安培力为变力时，不能直接由Q=I2Rt解，用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节，只需弄清能量的转化途径，注意分清有多少种形式的能在相互转化，用能量的转化与守恒定律就可求解，而用能量的转化与守恒观点，只需从全过程考虑，不涉及电流的产生过程，计算简便。这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节，解