高中物理第1章电磁感应5电磁感应中的能量转化与守恒同步备课课件教科版选修3_2
34页1、,第一章 电磁感应,5 电磁感应中的能量转化与守恒,学习目标 1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法. 2.理解电磁感应过程中能量的转化情况,能用能量的观点分析和解决 电磁感应问题,内容索引,知识探究,题型探究,达标检测,知识探究,1,电磁感应的发现,(1)如图1所示,处在匀强磁场中的水平导轨上有一根与导轨接触良好的可自由滑动的直导线ab,现导线ab具有向右的初速度v,则: 导线中的感应电流方向如何?,由右手定则可确定,在ab内产生由a向b的感应电流,答案,图1,ab受到的安培力的方向如何?,由左手定则可知,磁场对导线ab的安培力是向左的,答案,ab的速度如何变化?,安培力与速度方向相反,则安培力阻碍导线的运动,导线的速度逐渐减小到零,答案,图1,电路中的电能来源于什么能?,电路中的电能来源于导线的机械能,答案,(2)如(1)题图所示,设ab长为L,匀强磁场的磁感应强度为B,闭合电路的总电阻为R,导线在外力的作用下以速度v做匀速直线运动,求在t时间内,外力所做的功W外和感应电流的电功W电,答案,图1,导线产生的电动势EBLv,,1.在导线切割磁感线运动产生感应电流时,电路中的电能来源于
2、_. _借助于电磁感应实现了向电能的转化. 2.在电磁感应中,产生的电能是通过外力克服 做功转化而来的,外力克服安培力做了多少功,就有多少电能产生;而这些电能又通过_做功,转化为其他形式的能量.,机械能,安培力,感应电流,机械能,2,题型探究,一、电磁感应中的动力学问题,1.电磁感应中产生的感应电流在磁场中将受到安培力作用,所以电磁感应问题往往与力学问题联系在一起,处理此类问题的基本方法是: (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)求回路中的感应电流的大小和方向. (3)分析研究导体受力情况(包括安培力). (4)列动力学方程或平衡方程求解.,2.两种状态处理 (1)导体处于平衡状态静止或匀速直线运动状态. 处理方法:根据平衡条件合力等于零列式分析. (2)导体处于非平衡状态加速度不为零. 处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析.,例1 如图2甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为的绝缘斜面上,两导轨间距为L,M、P两点间接有阻值为R的电阻,一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两,图2,导轨上,并与导轨垂直,整套装置处于磁
3、感应强度为B的匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向下,导轨和金属杆的电阻可忽略,让ab杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好,不计它们之间的摩擦. (1)由b向a方向看到的装置如图乙所示,请在此图中画出ab杆下滑过程中某时刻的受力示意图;,答案,解析,见解析图,如图所示,ab杆受重力mg,竖直向下;支持力N,垂直于斜面向上;安培力F安,沿斜面向上.,(2)在加速下滑过程中,当ab杆的速度大小为v时,求此时ab杆中的电流及其加速度的大小;,图2,答案,解析,当ab杆的速度大小为v时,感应电动势EBLv,此时电路中的电流,根据牛顿第二定律,有mgsin F安ma,(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.,图2,答案,解析,电磁感应现象中涉及到具有收尾速度的力学问题时,关键是做好受力情况和运动情况的动态分析:,周而复始地循环,达到最终状态时,加速度等于零,导体达到稳定运动状态,即平衡状态,根据平衡条件建立方程,所求解的收尾速度也是导体运动的最大速度.,针对训练1 (多选)如图3所示,MN和PQ是两根互相平行竖直放置的光滑金属导轨,已知导轨足够长,且电阻不计.ab是一根与导轨垂直而
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