电磁感应中的能量转换.教学提纲.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁感应中的能量转换.,电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程。,R,B均匀增大,机械能,磁场能,电能,电能,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,。,切割,R,？,？,FF,安,F,安,BIL,E=BLV,m,I,E/(R+r),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,B=0.5T,=4,r=1,l,=0.4m,F,R,a,b,先做加速度减小的加速运动，后匀速运动,F,安,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？,（一）导体切割磁感线类,P,电,=,P,克服安,=,P,外,0.8W,其它形式,能量,电能,W,克服安,热能,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,热能,W,克服安,W,F,-W,克服安,B=0.5T,=4,r=1,l,=0.4m,F,R,a,b,F,安,小结1：,（一）导体切割磁感线类,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,（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,BLV,m,（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,（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,电,能,（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,E,K,R,F,a,b,F,安,F,安,v,v,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。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，是将其它形式的能量转化为电能。,例题1、如图甲所示，足够长的金属导轨竖直放在水平方向的匀强磁场中，导体棒MN可以在导轨上无摩擦的滑动。已知匀强磁场的磁感应强度B0.4T，导轨间距为L0.1m，导体棒MN的质量为m=6g且电阻r=0.1,电阻R0.3,其它电阻不计，（g取10m/s,2,)求：,（1）导体棒MN下滑的最大速度多大？,（2)导体棒MN下滑达到最大速度后，棒克服安培力做功的功率，电阻R消耗的功率和电阻r消耗的功率为多大？,甲,甲,乙,分析与解答：,等效电路如图乙所示，棒由静止开始,下滑，最后达到匀速运动。当匀速运,动时，由平衡条件得：,（2）匀速时，克服安培力做功的功率为：,电阻R消耗的功率：,电阻r消耗的功率：,例4.,如图所示，竖直平行导轨间距,l,=20cm，导轨顶端接有一电键K。导体棒ab与导轨接触良好且无摩擦，ab的电阻R=0.4，质量m=10g，导轨的电阻不计，整个装置处在与轨道平面垂直的匀强磁场中，磁感强度B=1T。当ab棒由静止释放0.8s 后，突然接通电键，不计空气阻力，设导轨足够长。求ab棒的最大速度和最终速度的大小。（g取10m/s,2,）,K,a,b,解:,ab 棒由静止开始自由下落0.8s时速度大小为,v=gt=8m/s,则闭合K瞬间，导体棒中产生的感应电流大小,IB,l,v/R=4A,ab棒受重力mg=0.1N,安培力F=BIL=0.8N.,因为Fmg，ab棒加速度向上，开始做减速运动，,产生的感应电流和受到的安培力逐渐减小，,当安培力 F=mg时，开始做匀速直线运动。,此时满足B,2,l,2,v,m,/R,=mg,解得最终速度，,v,m,=mgR/B,2,l,2,=1m/s。,闭合电键时,速度最大,为8m/s。,t=0.8s,l,=20cm,R=0.4m=10g,B=1T,K,a,b,mg,F,例题2、如图所示，质量为m，边长为L的正方形线框，在有界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L。线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处于水平方向，已知ab边刚穿出磁,场时线框恰好作匀速运动，求：,（1）cd边刚进入磁场时线框的,速度。,（2）线框穿过磁场的过程中，,产生的焦耳热。,过程一：线框先作自由落体运动，,直至ab边进入磁场。,过程二：作变速运动，从cd边进入,磁场到ab边离开磁场，由于穿过,线框的磁通量不变，故线框中无感,应电流，线框作加速度为g的匀加速,运动。,过程三：当ab边刚穿出磁场时，线框作匀速直线运动。,整个过程中，线框的重力势能减小，转化成线框的,动能和线框电阻上的内能。,ab边刚离开磁场时恰好作匀速直线运动，由平衡条件，得：,(1)设cd边刚进入磁场时线框的速度为V,0,，ab边刚,离开磁场时的速度为V，由运动学知识，得：,（2）线框由静止开始运动，到cd边刚离开磁场的,过程中，根据能量守恒定律，得：,解之，得线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热,为：,总结与提高：,电磁感应现象的实质是不同形式的能量转化的过,程，理清能量转化过程，用“能量”观点研究问题，,往往比较简单，同时，导体棒加速时，电流是变,化的，不能直接用QI,2,Rt求解（时间也无法确,定），因而能用能量守恒的知识解决。,例题2：如图1所示，两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上，两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻。一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直。整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略。让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦。,（1）由b向a方向看到的装置如图2所示，请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图；,（2）在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；,（3）求在下滑过程中，,ab杆可以达到的速度最,大值。,R,a,b,B,L,N,M,Q,P,b,B,图1,图2,b,B,（1）重力mg，竖直向下,支持力N，垂直斜面向上,安培力F，沿斜面向上,mg,N,F,（2）当ab杆速度为v时，感应电动势E=BLv,此时电路电流,ab杆受到安培力,根据牛顿运动定律，有,（3）当 时，ab杆达到最大速度,v,m,此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢,