电磁感应中的能量转换.ppt

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1、关于电磁感应中的能量转换现在学习的是第1页，共21页做功的过程与能量变化密切相关做功的过程与能量变化密切相关做功做功能量变化能量变化重力做功重力做功重力势能变化重力势能变化弹力做功弹力做功弹性势能变化弹性势能变化合外力做功合外力做功动能变化动能变化除弹力和重力之外其他力做功除弹力和重力之外其他力做功机械能的变化机械能的变化一对滑动摩擦力对系统做功一对滑动摩擦力对系统做功系统内能的变化系统内能的变化电场力做功电场力做功电势能变化电势能变化功是能量转化的量度功是能量转化的量度电流做功电流做功电能变化电能变化现在学习的是第2页，共21页电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程。电磁感应的实质是

2、不同形式的能量转化为电能的过程。RB均匀均匀增大增大机械能机械能磁场能磁场能电能电能电能电能两种典型的电磁感应现象两种典型的电磁感应现象由于导体切割磁感线产生的感应电动势，我们叫由于导体切割磁感线产生的感应电动势，我们叫动生电动势动生电动势。由于变化的磁场产生的感应电动势，我们叫由于变化的磁场产生的感应电动势，我们叫感生电动势感生电动势。切割切割R现在学习的是第3页，共21页FF安安F安安BILE=BLVmIE/(R+r)例例1：若导轨光滑且水平，：若导轨光滑且水平，ab开始开始静止，当受到一个静止，当受到一个F=0.08N的向右的向右恒力的作用，则：恒力的作用，则：问问1：ab将如何运动？将

3、如何运动？ab的最大速度是多少？的最大速度是多少？（一）导体切割磁感线类（一）导体切割磁感线类B=0.5T=4r=1l=0.4mFRab先做加速度减小的加速运动，后匀速运动先做加速度减小的加速运动，后匀速运动F安安现在学习的是第4页，共21页例例1：若导轨光滑且水平，：若导轨光滑且水平，ab开始开始静止，当受到一个静止，当受到一个F=0.08N的向右的向右恒力的作用，则：恒力的作用，则：问问2：ab速度为速度为10m/s时，总电功率为多少？克服安培力的功率时，总电功率为多少？克服安培力的功率为多少？外力的功率为多少？能量是如何转化的？为多少？外力的功率为多少？能量是如何转化的？（一）导体切割磁

4、感线类（一）导体切割磁感线类P电电=P克服安克服安=P外外0.8W其它形式其它形式能量能量电能电能W克服安克服安热热能能W电流电流问问3：ab速度为速度为5m/s时，总电功率为多少？克服安培力的功率时，总电功率为多少？克服安培力的功率为多少？外力的功率为多少？为多少？外力的功率为多少？能量是如何转化的？能量是如何转化的？P电电=P克服安克服安=0.2W P外外0.4W电能电能W电流电流动能动能其它形式能量热能热能W克服安克服安WF-W克服安克服安B=0.5T=4r=1l=0.4mFRabF安安现在学习的是第5页，共21页小结小结1：（一）导体切割磁感线类（一）导体切割磁感线类W克服安克服安=E

5、电电思考：思考：在导体切割磁感线情况下，安培力如果做在导体切割磁感线情况下，安培力如果做正功正功，能量又是怎样转化的？如何用做功来量度？能量又是怎样转化的？如何用做功来量度？在导体切割磁感线产生电磁感应现象，我们用在导体切割磁感线产生电磁感应现象，我们用外力外力克服克服安培力做功来量度有多少其它形式的能安培力做功来量度有多少其它形式的能量转化为电能。量转化为电能。表达式：表达式：P克服安克服安=P电电现在学习的是第6页，共21页（一）导体切割磁感线类（一）导体切割磁感线类例题例题2：如图所示，光滑水平放置的足：如图所示，光滑水平放置的足够长平行导轨够长平行导轨MN、PQ的间距为的间距为L，导，

6、导轨轨MN、PQ电阻不计。电源的电动势电阻不计。电源的电动势E，内阻，内阻r，金属杆，金属杆EF其有效电阻为其有效电阻为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度磁感应强度B，现在闭合开关。，现在闭合开关。E，rRF安安问问1：金属杆：金属杆EF将如何运动？最终速度多大？将如何运动？最终速度多大？LE反反先做加速度减小的加速运动，后匀速运动。先做加速度减小的加速运动，后匀速运动。E=E反反E反反BLVm现在学习的是第7页，共21页（一）导体切割磁感线类（一）导体切割磁感线类例题例题2：如图所示，光滑水平放置的：如图所示，光滑水平放置的足够长平行导轨足够长

7、平行导轨MN、PQ的间距为的间距为L，导轨，导轨MN、PQ电阻不计。电源的电电阻不计。电源的电动势动势E，内阻，内阻r，金属杆，金属杆EF其有效电阻其有效电阻为为R，整个装置处于竖直向上的匀强，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度磁场中，磁感应强度B，现在闭合开，现在闭合开关。关。E，rRF安安LE反反问问2：当：当EF速度为速度为v时，其机械功率时，其机械功率P机机？电路产生的热功率？电路产生的热功率P热热？电源消耗的电功率电源消耗的电功率P电电？P机机、P热热、P电电三者的关系？三者的关系？P机机F安安VF安安BILP电电P机机+P热热能量守恒能量守恒现在学习的是第8页，共21页（

8、一）导体切割磁感线类（一）导体切割磁感线类例题例题2：如图所示，光滑水平放置的：如图所示，光滑水平放置的足够长平行导轨足够长平行导轨MN、PQ的间距为的间距为L，导轨，导轨MN、PQ电阻不计。电源的电电阻不计。电源的电动势动势E，内阻，内阻r，金属杆，金属杆EF其有效电阻其有效电阻为为R，整个装置处于竖直向上的匀强磁，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度场中，磁感应强度B，现在闭合开关。，现在闭合开关。E，rRF安安LE反反问问3：能量是如何转化的？如何用做功量度能量的变化？：能量是如何转化的？如何用做功量度能量的变化？动能动能热能热能W安安W电流电流-W安安电能现在学习的是第9页，共

9、21页（一）导体切割磁感线类（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，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。同时伴随着能量的转化和遵守能量守恒定律。当外力当外力克服克服安培力做功时，安培力做功时，就有就有其它形式的能其它形式的能转化为转化为电能。电能。W克服安克服安E电电当安培力做当安培力做正功正功时，就有时，就有电能电能转转化为化为其它形式的能量。其它形式的能量。W安安EKRFabF安安F安安vv现在学习的是第10页，共21页练习练习1：如图所示，正方形线框边长：如图所示，正方形线框边长L0.2m，质量为，质量为m=0.1kg，电阻为电阻为R

10、=0.1，倾角为，倾角为30的光滑斜面上的物体质量为的光滑斜面上的物体质量为M=0.4kg，水平，水平方向的匀强磁场磁感应强度为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。当物体沿斜面下滑，线框开始进入磁场时，它恰做匀速运动入磁场时，它恰做匀速运动(不计一切摩擦不计一切摩擦).求：线框进入磁场的过程中求：线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热？产生多少焦耳热？解法（一）：解法（一）：利用利用Q=I2RtMgTmgF安安T对对m：Tmg+F安安对对M：TMgSin300F安安BILQ=I2Rt由以上各式解得：由以上各式解得：Q0.2J现在学习的是第11页，共21页练习练习1：如

11、图所示，正方形线框边长：如图所示，正方形线框边长L0.2m，质量为，质量为m=0.1kg，电阻，电阻为为R=0.1，倾角为，倾角为30的光滑斜面上的物体质量为的光滑斜面上的物体质量为M=0.4kg，水平方向，水平方向的匀强磁场磁感应强度为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。当物体沿斜面下滑，线框开始进入磁场时，它恰做匀速运动磁场时，它恰做匀速运动(不计一切摩擦不计一切摩擦).求：线框进入磁场的过程中求：线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热？产生多少焦耳热？解法（二）：解法（二）：利用利用Q=W克服安培力克服安培力对对m：Tmg+F安安对对M：TMgSin300W克服安

12、培力克服安培力F安安L由以上各式解得：由以上各式解得：Q0.2JQ=W克服安培力克服安培力MgTmgF安安T现在学习的是第12页，共21页解法（三）：解法（三）：利用利用能量守恒定律能量守恒定律对对M和和m系统：系统：E增增E减减Q+mgLMgLSin300练习练习1：如图所示，正方形线框边长：如图所示，正方形线框边长L0.2m，质量为，质量为m=0.1kg，电阻为电阻为R=0.1，倾角为，倾角为30的光滑斜面上的物体质量为的光滑斜面上的物体质量为M=0.4kg，水平，水平方向的匀强磁场磁感应强度为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。当物体沿斜面下滑，线框开始

13、进入磁场时，它恰做匀速运动场时，它恰做匀速运动(不计一切摩擦不计一切摩擦).求：线框进入磁场的过程中产生求：线框进入磁场的过程中产生多少焦耳热？多少焦耳热？MgTmgF安安T解得：解得：Q0.2J现在学习的是第13页，共21页求焦耳热的一般方法：1、Q=I2Rt2、Q=W克服安培力克服安培力F安安S3、能量守恒定律、能量守恒定律E增增E减减适用求适用求恒定电流恒定电流或是或是正弦交流电正弦交流电产生的热量产生的热量适用安培力为适用安培力为恒力、纯电阻电路恒力、纯电阻电路的情况的情况普遍使用普遍使用现在学习的是第14页，共21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，、在导体切割磁感

14、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）来实现能量的培做的功（做正功、负功）来实现能量的转化。安培力做正功，是将电能转化为其转化。安培力做正功，是将电能转化为其它形式的能量；安培力做负功，是将其它它形式的能量；安培力做负功，是将其它形式的能量转化为电能。形式的能量转化为电能。现在学习的是第15页，共21页小结2、电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转电磁感应过程往往涉及多种能量形式的转化，因此从功和能的观点入手，分析清楚化，因此从功和能的观点入手

15、，分析清楚能量转化的关系，往往是解决电磁感应问能量转化的关系，往往是解决电磁感应问题的重要途径；在运用功能关系解决问题题的重要途径；在运用功能关系解决问题时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受时，应注意能量转化的来龙去脉，顺着受力分析、做功分析、能量分析的思路严格力分析、做功分析、能量分析的思路严格进行，并注意功和能的对应关系。进行，并注意功和能的对应关系。现在学习的是第16页，共21页（二）磁场变化引起的电磁感应（二）磁场变化引起的电磁感应问问1：电场的方向如何判断？：电场的方向如何判断？楞次楞次定律定律右手螺旋右手螺旋磁通量向磁通量向上增大上增大感应磁场感应磁场方向方向感应电流感应电流方向方

16、向电场方向电场方向I感感I感感麦克斯韦电磁场理论麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场。：变化的磁场在周围空间产生电场。均匀变化均匀变化的磁场在周围产生的磁场在周围产生恒定恒定的电场；的电场；非均匀变化非均匀变化的磁场在周围产生的磁场在周围产生变化变化的电场。的电场。RB均匀均匀增大增大B感感+FEE现在学习的是第17页，共21页（二）磁场变化引起的电磁感应（二）磁场变化引起的电磁感应问问2：能量如何转化？如何用做功来量度？：能量如何转化？如何用做功来量度？电场力做功电场力做功电流做功电流做功磁磁场场能能电电能能热热能能I感感I感感RB均匀均匀增大增大B感感+FEE麦克斯韦电磁场理论

17、麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场。：变化的磁场在周围空间产生电场。均匀变化均匀变化的磁场在周围产生的磁场在周围产生恒定恒定的电场；的电场；非均匀变化非均匀变化的磁场在周围产生的磁场在周围产生变化变化的电场。的电场。现在学习的是第18页，共21页例例题题3：如：如图图所示，足所示，足够长够长的两光滑的两光滑导轨导轨水平放置，两条水平放置，两条导轨导轨相距相距为为d，左，左端端MN用阻用阻值值不不计计的的导线导线相相连连，金属棒，金属棒ab可在可在导轨导轨上滑上滑动动，导轨单导轨单位位长长度的度的电电阻阻为为r0，金属棒，金属棒ab的的电电阻不阻不计计。整个装置。整个装置处处于于竖

18、竖直向下的均直向下的均匀磁匀磁场场中，磁中，磁场场的磁感的磁感应应强强度随度随时间时间均匀增加，均匀增加，B=kt，其中，其中k为为常数。常数。金属棒金属棒ab在水平外力的作用下，以速度在水平外力的作用下，以速度v沿沿导轨导轨向右做匀速运向右做匀速运动动，t=0时时，金属棒金属棒ab与与MN相距非常近求：相距非常近求：（1）当）当t=to时时，水平外力的大小，水平外力的大小F回路中的磁回路中的磁场变场变化和化和导导体切割磁感体切割磁感线线都都产产生感生感应电动势应电动势据据题题意，有意，有 E感感E动动现在学习的是第19页，共21页方法一：方法一：t=to时时刻刻闭闭合回路消耗的功率合回路消耗

19、的功率P=Fv方法二：由方法二：由Bld=F，得得例例题题3：如：如图图所示，足所示，足够长够长的两光滑的两光滑导轨导轨水平放置，两条水平放置，两条导轨导轨相距相距为为d，左端，左端MN用阻用阻值值不不计计的的导线导线相相连连，金属棒，金属棒ab可在可在导轨导轨上滑上滑动动，导轨单导轨单位位长长度的度的电电阻阻为为r0，金属棒，金属棒ab的的电电阻不阻不计计。整个装置。整个装置处处于于竖竖直向下的均匀磁直向下的均匀磁场场中，磁中，磁场场的磁感的磁感应应强强度随度随时间时间均匀增加，均匀增加，B=kt，其中，其中k为为常数。金属棒常数。金属棒ab在水平外力的作用下，以速度在水平外力的作用下，以速度v沿沿导轨导轨向右做匀速运向右做匀速运动动，t=0时时，金属，金属棒棒ab与与MN相距非常近求：相距非常近求：（1）当）当t=to时时，水平外力的大小，水平外力的大小F（2）同学）同学们们在求在求t=to时时刻刻闭闭合回路消耗的功率合回路消耗的功率时时，有两种不同的求法：，有两种不同的求法：（其中（其中R为为回路回路总电总电阻）阻）这这两种方法哪一种正确两种方法哪一种正确?请请你做出判断，并你做出判断，并简简述理由述理由E感感E动动电能电能磁磁场场能能其它其它形式形式能能热能热能现在学习的是第20页，共21页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第21页，共21页