电磁感应现象中的动态分析和能量转换.ppt

* * §48 电磁感应现象中的动态分析和能量 一、电磁感应中的动力学问题 1、通过导体的感应电流在磁场中将受到安培力作 用，从而产生力学问题。其基本方法为 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③分析研究导体受力情况(包含安培力)④列动力学方程或平衡方程求解 2、电磁感应现象中的动态分析 (1)重点抓好受力情况和运动情况的动态分析 (2)动态过程 导体受力产生感应电动势 感应电流 通电导体受安培力 合外力变化 加速度变化 速度变化 周而复始循环 (3)最终的稳定状态 当加速度 a=0 时，速度 v 达到最大，导体达到稳定运动状态 二、电磁感应中的能量转换 1、用法拉第电磁感应定律和楞次定律求电磁感应的过程 总是伴随着能量的转化，电磁感应中出现的电能一定是 由其它形式的能量转化而来，同时电流通过导体做功又 会发生电能和其它形式能量的转化。总之，电磁感应的 过程，实际上就是电能、机械能、内能等之间相互转化 的过程，遵守能的转化和守恒定律。 2、理解要点 ①电磁感应产生的效果总是要阻碍引起电磁感应的磁 通量的变化和机械运动 ②电磁感应的本质：通过克服磁场力做功，把机械能 或其它形式的能转化为电能的过程 3、基本方法 ①用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动势的 大小和方法②画出等效电路，求出回路中电阻消耗电功率的表达式③分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功  率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程。 小结： 电磁感应综合题的特点： 导体运动 电磁感应 感应电动势 磁场对电流的作用 磁场力 闭合电路 感应电流 阻碍 2、电磁感应的综合题有两类： ①电磁感应与电路、电场的综合 ②电磁感应与磁场、导体受力和运动的综合；或是这两种基本类 型的复合题，其中的电磁现象、力现象是相互联系、相互影响 和制约的。 1、电磁感应的综合题不仅涉及法拉第电磁感应定律，它还涉及力 学、热学、静电场、磁场等许多内容。 例1.如图，让一线圈由位置1通过一个匀强磁场区域到达位置2，下列说法正确的是( ) A.线圈进入或离开磁场时，线圈中有感应电流，且速度 越大，感应电流越大 B.整个线圈在磁场中做匀速运动时，线圈中有稳定的感 应电流 C.整个线圈在磁场中做加速 运动时，线圈中有逐渐增 大的感应电流 D.整个线圈在磁场中不论做 什么运动，都没有感应电 流，但有感应电动势 AD 变化1：给线圈施加一适当的外力，可使线圈以速度v从位置1匀速运动到位置2，则关于力F的做功情况，下列判断正确的是( ) A.只有当线圈进入或离开磁场时，才会有外力做功. B.由P=Fv可知，力F做功功率与速度v成正比. C.由W=2FL可知，力F做功与速度v无关. D.v越大，力F做功越多. 变化2：若给线圈施加恒定的外力，使线圈由静止开始从位置1运动到位置2，试大致画出线圈中感应电流的大小随位移变化的图线. AD 　　例2：如图所示，用铝板制成的“U”型框，将一质量为m的带电小球，用绝缘线悬挂在框的上方，让整体在垂直于水平方向的匀强磁场中，向左以速度v匀速运动，悬挂拉力为T，则 ( ) A.悬线竖直，T=mg B.速度选择合适的大小，可使T=0 C.悬线竖直，T＜mg D.条件不足，无法确定 A 例3：有一个矩形线圈A在竖直平面内，从静止开始下落，如图所示，磁场B方向水平且垂直于线圈所在平面，当线圈的下边进入磁场而上边尚未进入匀强磁场B的过程中，线圈A不可能作： ( ) A、匀速下落 B、加速下落 C、减速下落 D、匀减速下落 × × × × × × A B D 变化1：如图所示，导线MN可无摩擦地沿竖直的长直导轨滑动，且与导轨接触良好导轨位于水平方向的匀强磁场中，回路电阻是R，将MN由静止开始释放后的一段时间内，MN运动的加速度可能是 ( ) A.保持不变 B.逐渐减少 C.逐渐增大 D.先增大后减小 B 变化2：电阻为R的矩形导线框abcd，边长ab=1、ad=h，质量为m，自某一高度自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面向里，磁场区域的宽度为h，如图所示，若线框恰好以恒定速度通过磁场，线框内产生的内能是多少？ 变化3：在