高中物理人教版选修3-2 电磁感应中的联系实际问题分析 （共36张PPT）需要WPS打开

(课件网) 电磁感应中的联系实际问题分析 ———发电机和电动机的原理分析 发电机 电动机 机械能———电能 电能———机械能 课前学习任务一 请同学们借助导体棒、平行导轨、匀强磁场，设计一个简单的发电装置！ 借助电磁感应原理实现发电的装置： 间距为 L 的两根光滑导轨，平行且水平放置，其一端连接着电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。导体棒 MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，假设导轨足够长，导体棒在水平力作用下以速度v向右做匀速运动，，从而产生感应电流。 间距为 L 的两根光滑导轨，平行且水平放置，一端连接着电阻，导轨所在空间存在竖直向下的匀强磁场，磁感应强度为 B。导体棒 MN 放在导轨上，其长度恰好等于导轨间距，与导轨接触良好，假设导轨足够长，导体棒在水平力作用下以速度v向右做匀速运动。 问题1 电源是通过非静电力做功把其他形式的能转化为电势能的装置，图中谁是电源？电源内部是谁充当的非静电力？ 关于发电机原理的探讨———任务一： “电源”是谁？ 问题1 电源———导体棒；非静电力———自由电子受到的洛伦兹力 v F=evB 关于发电机原理的探讨———任务一： “电源”是谁？ 问题2 在电源内部，电源移动电荷，增加电荷的电势能。在物理学中，我们用非静电力所做的功与所移动的电荷量之比来表示电源的这种特性，叫作电动势（electromotiveforce）请从非静电力做功角度求出电源电动势。 关于发电机原理的探讨———任务一： “电源”是谁？ v F=evB 问题2 v F=evB 关于发电机原理的探讨———任务一： “电源”是谁？ 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题3 若电路中电流为I，经过时间 t 电源产生多少电能？ v F=evB 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题3 若电路中电流为I，经过时间t，电源产生的电能： v F=evB 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题4 时间 t 电源产生的电能与电源内部非静电力(洛伦兹力）做功什么关系？ v F=evB 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 在《磁场》一章我们学过“洛伦兹力”不做功，那么这里却推测充当非静电力的洛伦兹力做功，前后矛盾么？ v F=evB 问题5 提示1：从自由电子受力视角分析！ 提示2：从能量守恒视角分析！ v F=evB 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题5 提示1：从自由电子受力视角分析：evB只是洛伦兹力的一个分力，由于电子沿电路定向移动(速度为u)，因此洛伦兹力的另一个分力euB也是要考虑的。 v F=evB u F’=euB 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题5 问题5 提示1： W1=evBut W2=- euBvt W1 +W2=0 因此，洛伦兹力不做功，但是每一个分力都做功，每一个分力做功的意义又是什么？ v u F’=euB F电 F=evB 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 提示1：从自由电子受力视角分析！ 提示2：从能量守恒视角分析！ 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题5 提示2： 一定是外力F做功给系统带来了能量，那外力F 对导体棒做正功，导体棒的机械能为什么没有增加？ 问题5 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 提示2： 导体棒还要克服安培力做功，所以外力做功带来的能量又通过导体棒克服安培力做功转化了，所以导体棒的机械能并没有增加。 关于发电机原理的探讨———任务二： “电能”从哪里来？ 问题5 F安 导体棒受到的安培力F安与洛伦兹力F'=euB方向相同，他们之间什么关系？你能论证你的判断么？ 提示：BLvIt=BLvq=BILvt， ΔE电 = ... ...