文档介绍：
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
R
a
b
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
I
结论:
,克服安培力做了多少的功,就有多少电能生成,而这些电能又通过感应电流做功,转化成其他形式的能量。
:
电磁感应的过程,同时总伴随着能量的转化和守恒,当外力克服安培力做功时,就有其它形式的能转化为电能;当安培力做正功时,就有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)
电磁感应现象中能量转化关系
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=ΔEK
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
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=Q
E电=Q+E其他
1、如图所示,磁感应强度B=,金属棒ab向右匀速运动,v=5m/s,L=40cm,电阻R=,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
R
B
a
b
v
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)在金属棒ab中产生的热量和电路中总热量。
R
B
a
b
v0
M
P
N
Q
r