電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題

1、電磁感應(yīng)的能量問(wèn)題電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題1. 安培力的大小感應(yīng)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(yīng)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(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)方向相反。處理方法：根據(jù)牛頓第二定律進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析或結(jié)合功能關(guān)系分析。4. 電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)臨界問(wèn)題(1)解決這類問(wèn)題的關(guān)鍵是通過(guò)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的分析，尋找過(guò)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(xué)對(duì)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(xué)對(duì)象TXLtfl電磁感應(yīng)中的能量問(wèn)題1. 能量的轉(zhuǎn)化閉合電路的部分導(dǎo)體做切割磁感線運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電流,感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力。 外 力克服安培力做功，將其它形式的能轉(zhuǎn)化為電能，電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為其它形式的能。2. 實(shí)質(zhì)電磁感應(yīng)現(xiàn)象的能量轉(zhuǎn)化，實(shí)質(zhì)是其它形式的能和電能之間的轉(zhuǎn)化。1. 能量轉(zhuǎn)化分析(1) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中產(chǎn)生感應(yīng)電流的過(guò)程，實(shí)質(zhì)上是能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程。(2) 當(dāng)磁場(chǎng)不動(dòng)、導(dǎo)體做切割磁感線的運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體所受安培力與導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)方向相反，此即電磁阻尼。在這種情況下，安培力對(duì)導(dǎo)體做負(fù)功，即導(dǎo)體克服安培力做功，將機(jī)械能轉(zhuǎn)

3、 化為電能，當(dāng)感應(yīng)電流通過(guò)用電器時(shí)，電能又轉(zhuǎn)化為其它形式的能，如通過(guò)電阻轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(焦耳熱)。即：其他形式的能 女口：機(jī)械能安培力做負(fù)功電流做功|其他形式的能 女口：內(nèi)能(3) 當(dāng)導(dǎo)體開(kāi)始時(shí)靜止、磁場(chǎng)(磁體)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于導(dǎo)體相對(duì)磁場(chǎng)向相反方向做切割磁感線運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而受到安培力作用，這時(shí)安培力成為導(dǎo)體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力，此即電磁驅(qū)動(dòng)。在這種情況下，安培力做正功，電能轉(zhuǎn)化為導(dǎo)體的機(jī)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(zhuǎn)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(guān)系法：Q = W克服安培力(3)能量轉(zhuǎn)

4、化法：Q=AE 其他能的減少量1 電磁感應(yīng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中，要抓好受力情況、運(yùn)動(dòng)情況的動(dòng)態(tài)分析。導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)T感應(yīng)電流T通電導(dǎo)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(dǎo)體達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定狀態(tài)。2 這類問(wèn)題要抓住 “ 速度變化引起安培力變化 ”這個(gè)關(guān)系，并從分析物體的受力情況 與運(yùn)動(dòng)情況入手解決問(wèn)題，這是解題的關(guān)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(dǎo)軌MN、PQ, M、P兩點(diǎn)間連接一個(gè)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(dǎo)軌放 置.在金屬

5、棒右側(cè)兩條虛線與導(dǎo)軌之間的矩形區(qū)域內(nèi) 有磁感應(yīng)強(qiáng)度大小B=2 T、方向豎直向上的勻強(qiáng)磁 場(chǎng)，磁場(chǎng)寬度d=52 m.現(xiàn)對(duì)金屬棒施加一個(gè)大小F二 2 N、方向平行導(dǎo)軌向右的恒力，從金屬棒進(jìn)入磁場(chǎng)開(kāi) 始計(jì)時(shí)，苴運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中 金屬棒與導(dǎo)軌始終保持良好接觸,導(dǎo)軌電阻不計(jì).求：(1) 金屬棒剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)所受安培力的大小F安;(2) 金屬棒通過(guò)磁場(chǎng)過(guò)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(zhǎng)的光 滑金屬導(dǎo)軌豎直放蜀，相距L=0. 2 m,導(dǎo)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(dǎo)軌垂直并接觸良年，導(dǎo)軌電阻 不計(jì).整個(gè)裝置處于與導(dǎo)軌平面垂直的磁臉應(yīng)強(qiáng)度為 B = 1 T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中.ab桿由靜止釋放，若下落h = 0. 8 m后開(kāi)始做勻速運(yùn)動(dòng),g取10 m/s2，求：R、(1) 桿勻速運(yùn)動(dòng)的速度大?。?2) 勻速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中桿兩端的電勢(shì)哪端高，高 多少；(3) 該過(guò)程整個(gè)裝置產(chǎn)生的熱量.9. 2015江蘇金沙中學(xué)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(zhǎng)平行導(dǎo)軌，導(dǎo)軌上端 接有阻值為R的電阻，質(zhì)it為皿、電阻為r的導(dǎo)體棒夾 在兩導(dǎo)軌間，導(dǎo)體捧與導(dǎo)軌間的摩擦不計(jì)，導(dǎo)軌間存 在垂育導(dǎo)軌平面、磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感 應(yīng)強(qiáng)度B的大小隨時(shí)間變化的規(guī)

7、律如圖乙所示，在 0時(shí)間內(nèi)，作用一外力使導(dǎo)體棒靜止，此時(shí)導(dǎo)體棒距上端電阻R距離為在耳時(shí)刻撤去外力.已知重力(1) 10時(shí)刻導(dǎo)體棒中的電流大小和方向；(2) 導(dǎo)體棒運(yùn)動(dòng)的最大速度°；(3) 若從靜止開(kāi)始到導(dǎo)體棒達(dá)到最大速度，電阻R產(chǎn) 生的熱量為0,則這個(gè)過(guò)程中導(dǎo)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(zhǎng)的光滑 平行金屬導(dǎo)軌MN、PQ豎肓放置，其寬度厶=1 勻 強(qiáng)磁場(chǎng)垂直穿過(guò)導(dǎo)軌平面，導(dǎo)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(dǎo)軌上，現(xiàn)使金 屬棒ab由靜止開(kāi)始下滑，下滑過(guò)程中

8、ab始終保持水 平，且與導(dǎo)軌接觸良好，其下滑距離%與時(shí)間/的關(guān)系 如圖乙所示，圖像中的0月段為曲線,力段為直線，導(dǎo)軌電阻不計(jì)，纟取10忽略血棒運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)原磁場(chǎng)的影響).(1) 判斷金屬棒兩端的電勢(shì)高低；(2) 求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大?。?3) 在金屬棒必從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)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(qiáng)磁場(chǎng).質(zhì)量rn - 0. 2 kg,邊長(zhǎng)厶二 1. 0 m的正方形線框abed,其電阻R = 1.0邊跟磁場(chǎng)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(kāi)始拉動(dòng)線框，皿邊剛進(jìn)入磁場(chǎng)時(shí)，恰好 做勻速運(yùn)動(dòng)，并穿過(guò)磁場(chǎng)區(qū)域，最后到達(dá)n位置.整個(gè) 過(guò)程中線框保持在豎直平面內(nèi)，求線框(1) 開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度；(2) 剛進(jìn)人磁場(chǎng)時(shí)c、d兩點(diǎn)間電勢(shì)差；(3) 在，穿越磁場(chǎng)過(guò)程中產(chǎn)生的焦耳熱.1.電磁感應(yīng)中動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的動(dòng)態(tài)分析聯(lián)系電磁感應(yīng)與力學(xué)問(wèn)題的橋梁是磁場(chǎng)對(duì)電流的安培力，由于感應(yīng)電流與導(dǎo)體切割磁感線運(yùn)動(dòng)的加速度有著相互制約關(guān)系，因此導(dǎo)體一般不是勻變速直線運(yùn)動(dòng)，而是經(jīng)歷一個(gè)動(dòng)態(tài)變化過(guò)程再趨于一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)，分析這一動(dòng)態(tài)過(guò)程的基本思路是：導(dǎo)體受力運(yùn)動(dòng)一E綃感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 錯(cuò)誤！感應(yīng)電流 錯(cuò)誤！通電導(dǎo)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(fù)始地循環(huán)，循環(huán)結(jié)束時(shí)，加速度等于零，導(dǎo)體達(dá)到穩(wěn) 定的臨界狀態(tài)。2.解題步驟(1) 用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律、右手定則確定感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和方向。應(yīng)用閉合