4.4 电磁感应中的能量转化与守恒 20张PPT

做功的过程与能量变化密切相关 做功 能量变化 电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程。 机械能 磁场能 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，我们叫动生电动势。 由于变化的磁场产生的感应电动势，我们叫感生电动势。 例1：若导轨光滑且水平，ab开始 静止，当受到一个F=0.08N的向右 恒力的作用，则： 问1：ab将如何运动？ ab的最大速度是多少？ （一）导体切割磁感线类 先做加速度减小的加速运动，后匀速运动 例1：若导轨光滑且水平，ab开始 静止，当受到一个F=0.08N的向右 恒力的作用，则： 问2：ab速度为10m/s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？ P电=P克服安=P外＝0.8W 其它形式 能量 W克服安 W电流 问3：ab速度为5m/s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？ P电=P克服安=0.2W< P外＝0.4W 电能 W电流 动能 其它 形式 能量 W克服安 WF-W克服安 小结1： W克服安=△E电 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？ 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 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 问1：金属杆EF将如何运动？最终速度多大？ L 先做加速度减小的加速运动，后匀速运动。 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 L 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电＝P机+P热 能量守恒 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 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 电 能 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 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 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 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 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 ... ...