電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒課件

電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題

北大附中香山學(xué)校

隋維爽電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題1思考：給你這樣一個(gè)裝置，你如何讓它生電呢？思考：給你這樣一個(gè)裝置，你如何讓它生電呢？2一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化

直流發(fā)電機(jī)是一種使用直流電流的動(dòng)力裝置，它的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的裝置在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動(dòng)。軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化直流發(fā)電機(jī)是一種使用3一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化直流發(fā)電機(jī)是一種使用直流電流的動(dòng)力裝置，它的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的裝置在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動(dòng)。軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化直流發(fā)電機(jī)是一種使用4在ab棒運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，外力做正功，安培力做負(fù)功，這個(gè)過(guò)程中是外界能量轉(zhuǎn)化為電能（1）在ab棒運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，分析各個(gè)力做功情況，這段過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的在ab棒運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，外力做正功，安培力做負(fù)功，這個(gè)過(guò)5用恒定的外力拉導(dǎo)體棒使ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒ab做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外力與安培力相等時(shí)，速度達(dá)到最大，然后勻速運(yùn)動(dòng)下去。外界的能量轉(zhuǎn)化為電能和導(dǎo)體棒的動(dòng)能。（2）若用恒定的外力拉導(dǎo)體棒ab使ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，分析導(dǎo)體棒ab做什么運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。用恒定的外力拉導(dǎo)體棒使ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒ab做加速度6只給導(dǎo)體棒一個(gè)速度，ab棒受到重力，支持力與安培力，運(yùn)動(dòng)情況是做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)化情況：金屬棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能（3）若只給導(dǎo)體棒ab一初速度，分析ab桿的受力及其運(yùn)動(dòng)情況及能量轉(zhuǎn)化情況.只給導(dǎo)體棒一個(gè)速度，ab棒受到重力，支持力與安培力，運(yùn)7（4）若導(dǎo)軌不光滑，給導(dǎo)體棒一初速度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這個(gè)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系情況又是什么呢？導(dǎo)體棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能及內(nèi)能（克服摩擦力做功）

（4）若導(dǎo)軌不光滑，給導(dǎo)體棒一初速度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這個(gè)過(guò)程8【請(qǐng)總結(jié)電磁感應(yīng)問(wèn)題中能量轉(zhuǎn)化的分析過(guò)程】1、確定研究對(duì)象2、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析及各個(gè)力做功情況，3、明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化【請(qǐng)總結(jié)電磁感應(yīng)問(wèn)題中能量轉(zhuǎn)化的分析過(guò)程】1、確定研究對(duì)象9二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的金屬軌道固定于水平面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)；一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的金屬棒兩端放于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與金屬棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，棒與導(dǎo)軌的接觸電阻不計(jì)。導(dǎo)軌左端連有阻值為2R的電阻。軌道平面上有n段豎直向下的寬度為a、間距為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（a＞b），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒初始位于OO’處，與第一段磁場(chǎng)相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相10二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的金屬軌道固定于水平面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)；一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的金屬棒兩端放于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與金屬棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，棒與導(dǎo)軌的接觸電阻不計(jì)。導(dǎo)軌左端連有阻值為2R的電阻。軌道平面上有n段豎直向下的寬度為a、間距為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（a＞b），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒初始位于OO’處，與第一段磁場(chǎng)相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相11（1）若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0的速度一直向右穿過(guò)各磁場(chǎng)，需對(duì)金屬棒施加一個(gè)水平向右的拉力。求金屬棒不在磁場(chǎng)中受到的拉力和在磁場(chǎng)中受到的拉力大小。

解：金屬棒保持v0的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒不在磁場(chǎng)中金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的感應(yīng)電流為I，由閉合電路歐姆定律可得（1）若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0的速度一12(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中，拉力所做的功

解：不在磁場(chǎng)中拉力所做的功是在磁場(chǎng)中拉力做的功為在整個(gè)過(guò)程中拉力做的功是2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第13(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中克服摩擦力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第14(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中，安培力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第15(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中，導(dǎo)軌左端電阻產(chǎn)生的熱量

2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第16(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中，金屬棒在移動(dòng)過(guò)程中，金屬棒與導(dǎo)軌組成的系統(tǒng)生成的熱量。

2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第17課堂檢測(cè)課堂檢測(cè)18電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題

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隋維爽電磁感應(yīng)中能量問(wèn)題19思考：給你這樣一個(gè)裝置，你如何讓它生電呢？思考：給你這樣一個(gè)裝置，你如何讓它生電呢？20一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化

直流發(fā)電機(jī)是一種使用直流電流的動(dòng)力裝置，它的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的裝置在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動(dòng)。軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化直流發(fā)電機(jī)是一種使用21一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化直流發(fā)電機(jī)是一種使用直流電流的動(dòng)力裝置，它的工作原理可以簡(jiǎn)化為如圖所示的裝置在豎直向下的磁感應(yīng)強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，兩根光滑平行金屬軌道MN、PQ固定在水平面內(nèi)，相距為L(zhǎng)，電阻不計(jì)。電阻為R的金屬導(dǎo)體棒ab垂直于MN、PQ放在軌道上，與軌道接觸良好，以速度v（v平行于MN）向右做勻速運(yùn)動(dòng)。軌道端點(diǎn)MP間接有阻值為r的電阻，導(dǎo)體棒ab受到水平向右的外力作用。一、定性分析電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化直流發(fā)電機(jī)是一種使用22在ab棒運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，外力做正功，安培力做負(fù)功，這個(gè)過(guò)程中是外界能量轉(zhuǎn)化為電能（1）在ab棒運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，分析各個(gè)力做功情況，這段過(guò)程中能量是如何轉(zhuǎn)化的在ab棒運(yùn)動(dòng)的t時(shí)間內(nèi)，外力做正功，安培力做負(fù)功，這個(gè)過(guò)23用恒定的外力拉導(dǎo)體棒使ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒ab做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)外力與安培力相等時(shí)，速度達(dá)到最大，然后勻速運(yùn)動(dòng)下去。外界的能量轉(zhuǎn)化為電能和導(dǎo)體棒的動(dòng)能。（2）若用恒定的外力拉導(dǎo)體棒ab使ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，分析導(dǎo)體棒ab做什么運(yùn)動(dòng)，這個(gè)過(guò)程能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。用恒定的外力拉導(dǎo)體棒使ab從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)體棒ab做加速度24只給導(dǎo)體棒一個(gè)速度，ab棒受到重力，支持力與安培力，運(yùn)動(dòng)情況是做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng)，能量轉(zhuǎn)化情況：金屬棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能（3）若只給導(dǎo)體棒ab一初速度，分析ab桿的受力及其運(yùn)動(dòng)情況及能量轉(zhuǎn)化情況.只給導(dǎo)體棒一個(gè)速度，ab棒受到重力，支持力與安培力，運(yùn)25（4）若導(dǎo)軌不光滑，給導(dǎo)體棒一初速度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這個(gè)過(guò)程中的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系情況又是什么呢？導(dǎo)體棒的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能及內(nèi)能（克服摩擦力做功）

（4）若導(dǎo)軌不光滑，給導(dǎo)體棒一初速度，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間，這個(gè)過(guò)程26【請(qǐng)總結(jié)電磁感應(yīng)問(wèn)題中能量轉(zhuǎn)化的分析過(guò)程】1、確定研究對(duì)象2、對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析及各個(gè)力做功情況，3、明確功能關(guān)系，確定有哪些形式的能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化【請(qǐng)總結(jié)電磁感應(yīng)問(wèn)題中能量轉(zhuǎn)化的分析過(guò)程】1、確定研究對(duì)象27二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的金屬軌道固定于水平面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)；一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的金屬棒兩端放于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與金屬棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，棒與導(dǎo)軌的接觸電阻不計(jì)。導(dǎo)軌左端連有阻值為2R的電阻。軌道平面上有n段豎直向下的寬度為a、間距為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（a＞b），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒初始位于OO’處，與第一段磁場(chǎng)相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相28二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相距為L(zhǎng)的金屬軌道固定于水平面上，導(dǎo)軌電阻不計(jì)；一根質(zhì)量為m、長(zhǎng)為L(zhǎng)、電阻為R的金屬棒兩端放于導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌與金屬棒間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，棒與導(dǎo)軌的接觸電阻不計(jì)。導(dǎo)軌左端連有阻值為2R的電阻。軌道平面上有n段豎直向下的寬度為a、間距為b的勻強(qiáng)磁場(chǎng)（a＞b），磁感應(yīng)強(qiáng)度為B。金屬棒初始位于OO’處，與第一段磁場(chǎng)相距2a。求：2aBOR2RBBO’aaabbbL二、定量分析電磁感應(yīng)能量問(wèn)題

[例2]．如圖所示，兩根相29（1）若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0的速度一直向右穿過(guò)各磁場(chǎng)，需對(duì)金屬棒施加一個(gè)水平向右的拉力。求金屬棒不在磁場(chǎng)中受到的拉力和在磁場(chǎng)中受到的拉力大小。

解：金屬棒保持v0的速度做勻速運(yùn)動(dòng)。金屬棒不在磁場(chǎng)中金屬棒在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)，電路中的感應(yīng)電流為I，由閉合電路歐姆定律可得（1）若金屬棒有向右的初速度v0，為使金屬棒保持v0的速度一30(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中，拉力所做的功

解：不在磁場(chǎng)中拉力所做的功是在磁場(chǎng)中拉力做的功為在整個(gè)過(guò)程中拉力做的功是2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第31(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中克服摩擦力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第32(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第2段磁場(chǎng)的過(guò)程中，安培力做的功2aBOR2RBBO’aaabbbL(2)在（1）的情況下，求金屬棒從OO’開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到剛進(jìn)入第33(2)