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电磁感应中的能量转换.ppt

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文档介绍:电磁感应中的能量转换

第一页,共20页。

做功的过程与能量变化密切相关
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
除弹力和重力之外其他力做功
机械能的变化
一对滑做功来量度?
在导体切割磁感线产生电磁感应现象,我们用外力克服安培力做功来量度有多少其它形式的能量转化为电能。
表达式:
P克服安=P电

第六页,共20页。
(一)导体切割磁感线类
例题2:如图所示,光滑水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L,导轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势E,内阻r,金属杆EF其有效电阻为R,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B,现在闭合开关。
E,
r
R
F安
问1:金属杆EF将如何运动?最终速度多大?
L
E反
先做加速度减小的加速运动,后匀速运动。
E=E反
E反=BLVm


第七页,共20页。
(一)导体切割磁感线类
例题2:如图所示,光滑水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L,导轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势E,内阻r,金属杆EF其有效电阻为R,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B,现在闭合开关。
E,
r
R
F安
L
E反
问2:当EF速度为v时,其机械功率P机?电路产生的热功率P热?
电源消耗的电功率P电? P机、P热、P电三者的关系?
P机=F安V
F安=BIL

P电=P机+P热
能量守恒

第八页,共20页。
(一)导体切割磁感线类
例题2:如图所示,光滑水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L,导轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势E,内阻r,金属杆EF其有效电阻为R,整个装置处于竖直向上的匀强磁场中,磁感应强度B,现在闭合开关。
E,
r
R
F安
L
E反
问3:能量是如何转化的?如何用做功量度能量的变化?
动能
热能
W安
W电流-W安



第九页,共20页。
(一)导体切割磁感线类
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
当安培力做正功时,就有电能转化为其它形式的能量。
W安= △EK
R

F
a
b
F安
F安
v
v

第十页,共20页。
练习1:如图所示,正方形线框边长L=0.2m,质量为m=0.1kg,电阻为R=0.1Ω,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0.5T。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=I2Rt
Mg
T

mg
F安
T
对m:T=mg+F安
对M:T=MgSin300
F安=BIL
Q=I2Rt
由以上各式解得:Q=0.2J

第十一页,共20页。
练习1:如图所示,正方形线框边长L=0.2m,质量为m=0.1kg,电阻为R=0.1Ω,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0.5T。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=MgSin300
W克服安培力=F安L
由以上各式解得:Q=0.2J
Q=W克服安培力
Mg
T

mg
F安
T

第十二页,共20页。
解法(三):利用能量守恒定律
对M和m系统:△E增=△E减
Q+mgL=MgLSin300
练习1:如图所示,正方形线框边长L=0.2m,质量为m=0.1kg,电阻为R=0.1Ω,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0.5T。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=0.2J

第十三页,共20页。
求焦耳热的一般方法:
1、 Q=I2Rt

2、Q=W克服安培力=F安S

3、能量守恒定律△E增=△E减
适用求恒定电流或是正弦交流电产生的热量
适用安培力为恒力、纯电阻电路的情况
普遍使用

第十四页,共20页。
本节课小结
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,借助安培做的功(做正功、负功)来实现能量的转化

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上传人:350678539 2022/7/3 文件大小:1.25 MB

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