资源描述
版权所有，侵权必究！
学案 7 电磁感应中的能量转化与守恒
[目标定位] 1.进一步理解能量守恒定律是自然界普遍遵循的一条规律， 楞次定律的实质就
是能量守恒在电磁感应现象中的具体表现.2.通过具体实例理解电磁感应现象中的能量转
化.3.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法．
一、电磁感应中的动力学问题
1．电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用，所以电磁感应问题往往与力学
问题联系在一起，处理此类问题的基本方法是：
(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律求感应电动势的大小和方向．
(2)求回路中的电流强度的大小和方向．
(3)分析研究导体受力情况(包括安培力)．
(4)列动力学方程或平衡方程求解．
2．电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题，关键要抓好受力情况和运动情况的动
态分析．
周而复始地循环，加速度等于零时，导体达到稳定运动状态．
3．两种状态处理
导体匀速运动，应根据平衡条件列式分析；导体做匀速直线运动之前，往往做变加速运动，
处于非平衡状态，应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析．
二、电磁感应中的能量转化与守恒
[问题设计]
为什么说楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现？
答案 楞次定律表明，感应电流的效果总是阻碍引起感应电流的原因．正是由于"阻碍"作
用的存在，电磁感应现象中产生电能的同时必然伴随着其他形式能量的减少，可见，楞次定
律是能量转化和守恒定律的必然结果．
[要点提炼]
1．电磁感应中的能量转化特点
外力克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化成电能；感应电流通过电路做功又把电
能转化成其他形式的能(如内能)．这一功能转化途径可表示为：
2．求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路
(1)分析回路，分清电源和外电路．
1页
版权所有，侵权必究！
(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化．如：
①有摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；
③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多
少电能．
(3)列有关能量的关系式．
3．焦耳热的计算技巧
(1)感应电路中电流恒定，焦耳热 Q＝I2Rt.
(2)感应电路中电流变化，可用以下方法分析：
①利用功能关系，产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即 Q＝W 安．而克服安培力做的功 W
可由动能定理求得．
安
②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即 Q＝DE 其他．
一、电磁感应中的动力学问题
例
2页
版权所有，侵权必究！
1 如图 1 甲所示，两根足够长的直金属导
轨 MN、PQ 平行放置在倾角为 q 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，磁场方向垂直于斜面向下．导轨和 ab 杆的电阻可忽略，让 ab
杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和 ab 杆接触良好，不计它们之间的摩擦，已知重力加速度
为 g.
图1
(1)由 b 向 a 方向看到的装置如图乙所示， 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．
解析 (1)如图所示，ab 杆受力分析：重力 mg，竖直向下；支持力 N，垂直于斜面向上；安
培力 F 安，沿斜面向上．
(2)当 ab 杆速度大小为 v 时，感应电动势 E＝BLv，此时
E BLv
电路中电流 I＝R＝ R
ab 杆受到的安培力 F 安＝BIL＝B L v 22
R
根据牛顿第二定律，有
ma＝mgsin q－F 安＝mgsin q－B L v 22
R
B2L2v
a＝gsin q－ mR .
3页
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
