電磁感應的能量問題

1、電磁感應的能量問題電磁感應中的動力學問題1. 安培力的大小感應電流:ER+ rB1 2 3l2vR+ r安培力公式：F = BIl2. 安培力的方向(1) 先用右手定則確定感應電流方向，再用左手定則確定安培力方向。(2) 根據(jù)楞次定律，安培力方向一定和導體切割磁感線運動方向相反。處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進行動態(tài)分析或結合功能關系分析。4. 電磁感應中的動力學臨界問題(1)解決這類問題的關鍵是通過運動狀態(tài)的分析，尋找過程中的臨界狀態(tài)，如速度、加 速度為最大值或最小值的條件?；舅悸肥牵篍 = >i AtE = BTeMi竺=4電學對象1電略i-nl-Li'vr)i Jt ：聯(lián)外電

2、路cIf-依 + hT卜ii聯(lián)II受力分析F立BTLF已fjftl1 力學對象TXLtfl電磁感應中的能量問題1. 能量的轉化閉合電路的部分導體做切割磁感線運動產(chǎn)生感應電流,感應電流在磁場中受安培力。 外 力克服安培力做功，將其它形式的能轉化為電能，電流做功再將電能轉化為其它形式的能。2. 實質(zhì)電磁感應現(xiàn)象的能量轉化，實質(zhì)是其它形式的能和電能之間的轉化。1. 能量轉化分析(1) 電磁感應現(xiàn)象中產(chǎn)生感應電流的過程，實質(zhì)上是能量的轉化過程。(2) 當磁場不動、導體做切割磁感線的運動時，導體所受安培力與導體運動方向相反，此即電磁阻尼。在這種情況下，安培力對導體做負功，即導體克服安培力做功，將機械能轉

3、 化為電能，當感應電流通過用電器時，電能又轉化為其它形式的能，如通過電阻轉化為內(nèi)能(焦耳熱)。即：其他形式的能 女口：機械能安培力做負功電流做功|其他形式的能 女口：內(nèi)能(3) 當導體開始時靜止、磁場(磁體)運動時，由于導體相對磁場向相反方向做切割磁感線運動而產(chǎn)生感應電流，進而受到安培力作用，這時安培力成為導體運動的動力，此即電磁驅動。在這種情況下，安培力做正功，電能轉化為導體的機械能。綜上所述，安培力做功是電能和其他形式的能之間相互轉化的橋梁，表示如下：電能 WS 0其他形式的能。W安V 02. 求解焦耳熱Q的三種方法(1)直接法：Q = l2Rt功能關系法：Q = W克服安培力(3)能量轉

4、化法：Q=AE 其他能的減少量1 電磁感應動力學問題中，要抓好受力情況、運動情況的動態(tài)分析。導體受力運動產(chǎn)生感應電動勢T感應電流T通電導體受安培力 T合外力變化T加速度變化T速度變化，最終 加速度為零，導體達到勻速運動的穩(wěn)定狀態(tài)。2 這類問題要抓住 “ 速度變化引起安培力變化 ”這個關系，并從分析物體的受力情況 與運動情況入手解決問題，這是解題的關鍵。6.福建泉州2015屆期末如圖甲所示，水平面上固定 著兩根間距£=0.5 m的光滑平行金屬導軌MN、PQ, M、P兩點間連接一個阻值2?=3 Q的電阻，一根質(zhì)量 m, =0. 2 kg、電阻r =2 ft的金屬棒垂直于導軌放 置.在金屬

5、棒右側兩條虛線與導軌之間的矩形區(qū)域內(nèi) 有磁感應強度大小B=2 T、方向豎直向上的勻強磁 場，磁場寬度d=52 m.現(xiàn)對金屬棒施加一個大小F二 2 N、方向平行導軌向右的恒力，從金屬棒進入磁場開 始計時，苴運動的v-t圖像如圖乙所示，運動過程中 金屬棒與導軌始終保持良好接觸,導軌電阻不計.求：(1) 金屬棒剛進入磁場時所受安培力的大小F安;(2) 金屬棒通過磁場過程中電阻R產(chǎn)生處熱量Qr.M a N(ms)甲11. di東高密2015屆模擬如圖所示，兩根足夠長的光 滑金屬導軌豎直放蜀，相距L=0. 2 m,導軌上端連接 著電阻R、= 1 0,質(zhì)雖為mO. 01 kg;電阻為R2 = 0.2 0的

6、金屬桿血與導軌垂直并接觸良年，導軌電阻 不計.整個裝置處于與導軌平面垂直的磁臉應強度為 B = 1 T的勻強磁場中.ab桿由靜止釋放，若下落h = 0. 8 m后開始做勻速運動,g取10 m/s2，求：R、(1) 桿勻速運動的速度大??；(2) 勻速運動過程中桿兩端的電勢哪端高，高 多少；(3) 該過程整個裝置產(chǎn)生的熱量.9. 2015江蘇金沙中學第四次模擬如圖甲所示，豎直 平面內(nèi)有兩根間距為d的足夠長平行導軌，導軌上端 接有阻值為R的電阻，質(zhì)it為皿、電阻為r的導體棒夾 在兩導軌間，導體捧與導軌間的摩擦不計，導軌間存 在垂育導軌平面、磁感應強度為B的勻強磁場，磁感 應強度B的大小隨時間變化的規(guī)

7、律如圖乙所示，在 0時間內(nèi)，作用一外力使導體棒靜止，此時導體棒距上端電阻R距離為在耳時刻撤去外力.已知重力(1) 10時刻導體棒中的電流大小和方向；(2) 導體棒運動的最大速度°；(3) 若從靜止開始到導體棒達到最大速度，電阻R產(chǎn) 生的熱量為0,則這個過程中導體棒F落的高度b.8.福建福州2015屆期末如圖甲所示，足夠長的光滑 平行金屬導軌MN、PQ豎肓放置，其寬度厶=1 勻 強磁場垂直穿過導軌平面，導軌的上端M與P之間連 接一阻值為R =0. 40 Q的電阻，質(zhì)量為771=0.01 kg. 電阻為r=0. 30 Q的金屬棒ab緊貼在導軌上，現(xiàn)使金 屬棒ab由靜止開始下滑，下滑過程中

8、ab始終保持水 平，且與導軌接觸良好，其下滑距離%與時間/的關系 如圖乙所示，圖像中的0月段為曲線,力段為直線，導軌電阻不計，纟取10忽略血棒運動過程中對原磁場的影響).(1) 判斷金屬棒兩端的電勢高低；(2) 求磁感應強度B的大?。?3) 在金屬棒必從開始運動的1.5 s內(nèi)，電阻R上產(chǎn) 生的熱量.9I?江蘇南京、鹽城2015屆一模如圖所示,在水平虛線范圍內(nèi)有B=0.5 T,高-度為fc = 1.0 m,方向垂直紙面向里的xx.x勻強磁場.質(zhì)量rn - 0. 2 kg,邊長厶二 1. 0 m的正方形線框abed,其電阻R = 1.0邊跟磁場下邊界平行且相距一段距離.現(xiàn)用F = 3.0 N豎直向

9、上的恒力由靜止開始拉動線框，皿邊剛進入磁場時，恰好 做勻速運動，并穿過磁場區(qū)域，最后到達n位置.整個 過程中線框保持在豎直平面內(nèi)，求線框(1) 開始運動的加速度；(2) 剛進人磁場時c、d兩點間電勢差；(3) 在，穿越磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱.1.電磁感應中動力學問題的動態(tài)分析聯(lián)系電磁感應與力學問題的橋梁是磁場對電流的安培力，由于感應電流與導體切割磁感線運動的加速度有著相互制約關系，因此導體一般不是勻變速直線運動，而是經(jīng)歷一個動態(tài)變化過程再趨于一個穩(wěn)定狀態(tài)，分析這一動態(tài)過程的基本思路是：導體受力運動一E綃感應電動勢 錯誤！感應電流 錯誤！通電導體受安培力t合外力變化叟加速度變化t速度變化t周而復始地循環(huán)，循環(huán)結束時，加速度等于零，導體達到穩(wěn) 定的臨界狀態(tài)。2.解題步驟(1) 用法拉第電磁感應定律和楞次定律、右手定則確定感應電動勢的大小和方向。應用閉合