教科版選修32 第一章第5節(jié)電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 課件（17張）.ppt

1 5電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 第一章電磁感應(yīng) 探究 如圖所示 設(shè)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體ab的長(zhǎng)為l 水平向右速度為v 勻強(qiáng)磁場(chǎng)的磁感強(qiáng)度b 閉合電路的總電阻為r 探究為了保持導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng) 外力所做的功w外和感應(yīng)電流的電功w電關(guān)系 w外 w電 w外和w電關(guān)系 注意 1 安培力做什么功 2 它與電功是什么關(guān)系 f外 f安 能量轉(zhuǎn)化和守恒規(guī)律是自然界中最普遍的規(guī)律之一 所以在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中也伴隨著能量轉(zhuǎn)化 產(chǎn)生和維持感應(yīng)電流的過程就是其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能過程 其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能的過程實(shí)質(zhì)就是安培力做負(fù)功的過程 克服安培力做多少功 就有多少其它形式能量轉(zhuǎn)化為電能 電源內(nèi)部 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中生成的電能又會(huì)通過負(fù)載轉(zhuǎn)化成其他形式的能量 電源外部 1 產(chǎn)生電能過程 電源 1 導(dǎo)體做加速運(yùn)動(dòng)過程中 外力移動(dòng)導(dǎo)體所做的功 一部分用于克服安培力做功 轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生感應(yīng)電流的電能 另一部分用于增加導(dǎo)體的動(dòng)能 w外 w安 ek w安 e電 動(dòng)能定理 2 導(dǎo)體做勻速運(yùn)動(dòng)過程中 導(dǎo)體做勻速移動(dòng)時(shí) 外力等于安培力 所以外力移動(dòng)導(dǎo)體所做的功 全部用于克服安培力做功 能量全部轉(zhuǎn)化為感應(yīng)電流的電能 w外 w安 w安 e電 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量轉(zhuǎn)化關(guān)系 2 消耗電能過程 負(fù)載 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中生成的電能在閉合回路中又會(huì)通過負(fù)載消耗 生成其他形式的能量 1 如果負(fù)載是純電阻電路 那么電能轉(zhuǎn)化成熱能 2 如果負(fù)載是非純電阻電路 那么電能轉(zhuǎn)化成熱能和其他形式的能量 機(jī)械能 e電 q e電 q e其他 做功 能量變化 知識(shí)梳理 做功的過程與能量變化密切相關(guān) 安培力做正功 克服安培力做功 電磁感應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化與守恒 電磁感應(yīng)的實(shí)質(zhì)是不同形式的能量轉(zhuǎn)化為電能的過程 機(jī)械能 磁場(chǎng)能 一 兩種典型的電磁感應(yīng)現(xiàn)象 由于導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 我們叫動(dòng)生電動(dòng)勢(shì) 由于變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 我們叫感生電動(dòng)勢(shì) 例1 若導(dǎo)軌光滑且水平 ab開始靜止 當(dāng)受到一個(gè)f 0 08n的向右恒力的作用 則 問題1 ab將如何運(yùn)動(dòng) ab的最大速度是多少 一 導(dǎo)體切割磁感線類 先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng) 后勻速運(yùn)動(dòng) 例1 若導(dǎo)軌光滑且水平 ab開始靜止 當(dāng)受到一個(gè)f 0 08n的向右恒力的作用 則 問題2 ab速度為10m s時(shí) 總電功率為多少 克服安培力的功率為多少 外力的功率為多少 能量是如何轉(zhuǎn)化的 一 導(dǎo)體切割磁感線類 p電 p克服安 p外 0 8w 其它形式能量 w克服安 w電流 問題3 ab速度為5m s時(shí) 總電功率為多少 克服安培力的功率為多少 外力的功率為多少 能量是如何轉(zhuǎn)化的 p電 p克服安 0 2w p外 0 4w 電能 w電流 動(dòng)能 其它形式能量 w克服安 wf w克服安 導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生電磁感應(yīng)的過程 同時(shí)伴隨著能量的轉(zhuǎn)化和遵守能量守恒定律 當(dāng)外力克服安培力做功時(shí) 就有其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能 w克服安 e電 p克服安 p電 當(dāng)安培力做正功時(shí) 就有電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量 w安 ek 一 導(dǎo)體切割磁感線類 例題2 如圖所示 正方形線框邊長(zhǎng)l 0 2m 質(zhì)量為m 0 1kg 電阻為r 0 1 傾角為30 的光滑斜面上的物體質(zhì)量為m 0 4kg 水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 5t 當(dāng)物體沿斜面下滑 線框開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 它恰做勻速運(yùn)動(dòng) 不計(jì)一切摩擦 求 線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生多少焦耳熱 解法 一 利用q i2rt 對(duì)m t mg f安 對(duì)m t mgsin300 f安 bil q i2rt 由以上各式解得 q 0 2j 例題2 如圖所示 正方形線框邊長(zhǎng)l 0 2m 質(zhì)量為m 0 1kg 電阻為r 0 1 傾角為30 的光滑斜面上的物體質(zhì)量為m 0 4kg 水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 5t 當(dāng)物體沿斜面下滑 線框開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 它恰做勻速運(yùn)動(dòng) 不計(jì)一切摩擦 求 線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生多少焦耳熱 解法 二 利用q w克服安培力 由以上各式解得 q 0 2j 解法 三 利用能量守恒定律 對(duì)m和m系統(tǒng) e增 e減 q mgl mglsin300 例題2 如圖所示 正方形線框邊長(zhǎng)l 0 2m 質(zhì)量為m 0 1kg 電阻為r 0 1 傾角為30 的光滑斜面上的物體質(zhì)量為m 0 4kg 水平方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)磁感應(yīng)強(qiáng)度為0 5t 當(dāng)物體沿斜面下滑 線框開始進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí) 它恰做勻速運(yùn)動(dòng) 不計(jì)一切摩擦 求 線框進(jìn)入磁場(chǎng)的過程中產(chǎn)生多少焦耳熱 解得 q 0 2j 求焦耳熱的一般方法 1 q i2rt 適用求恒定電流或是正弦交流電產(chǎn)生的熱量 2 q w克服安培力 f安s 適用安培力為恒力 純電阻電路的情況 3 能量守恒定律 e增 e減 普遍使用 課堂小結(jié) 1 在導(dǎo)體切割磁感線產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 由于磁場(chǎng)本身不發(fā)生變化 認(rèn)為磁場(chǎng)并不輸出能量 而是其它形式的能量 借助安培力做的功 做正功 負(fù)功 來實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化 安培力做正功 是將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能量 安培力做負(fù)功 是將其它形式的能量轉(zhuǎn)化為電能 2 電磁感應(yīng)過程往往涉及多種能量形式的轉(zhuǎn)化 因此從功和能的觀點(diǎn)入手 分析清楚能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系 往往是解決電磁感應(yīng)問題的重要途徑 在運(yùn)用功能關(guān)系解決問題時(shí) 應(yīng)注意能量轉(zhuǎn)化的來龍去脈 順著受力分析 做功分析 能量分析的思路嚴(yán)格進(jìn)行 并注意功和能的對(duì)應(yīng)關(guān)系 二 磁場(chǎng)變化引起的電磁感應(yīng) 問題1 電場(chǎng)的方向如何判斷 楞次定律 右手螺旋 磁通量向上增大 麥克斯韋電磁場(chǎng)理論 變化的磁場(chǎng)在周圍空間產(chǎn)生電場(chǎng) 均勻變化的磁場(chǎng)在周圍產(chǎn)生恒定的電場(chǎng) 非均勻變化的磁場(chǎng)在周圍