(名优专供)河北省衡水中学高二物理电磁感应中能量转化问题(二)学案(pdf,无答案)
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§1-5 电磁感应中的能量转化(教案)精要提示1.电磁感应现象的实质是不同形式能量转化的过程。
产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。
2.安培力做正功的过程是电能转化为其它形式能量的过程,安培力做多少正功,就有多少电能转化为其它形式能量。
3.安培力做负功的过程是其它形式能量转化为电能的过程,克服安培力做多少功,就有多少其它形式能量转化为电能.4.导体在达到稳定状态之前,外力移动导体所做的功,一部分用于克服安培力做功,转化为产生感应电流的电能或最后转化为焦耳热.,另一部分用于增加导体的动能。
5.导体在达到稳定状态之后,外力移动导体所做的功,全部用于克服安培力做功,转化为产生感应电流的电能并最后转化为焦耳热.6.用能量转化和守恒的观点解决电磁感应问题,只需要从全过程考虑,不涉及电流产生过程的具体的细节,可以使计算方便,解题简便.例1. 如图所示,在一个光滑金属框架上垂直放置一根长l=0.4m 的金属棒ab,其电阻r=0.1Ω.框架左端的电阻R=0.4Ω.垂直框面的匀强磁场的磁感强度B=0.1T.当用外力使棒ab以速度v=5m/s右移时,ab棒中产生的感应电动势E=_ __,通过ab棒的电流I=__ .ab棒两端的电势差U ab=___,在电阻R上消耗的功率P R=___,在ab棒上消耗的发热功率P r= ____,切割运动中产生的电功率P=___.答案:0.2V, 0.4A,0.16V,0.064W,0.016W,0.08W例2 如图所示,矩形线框先后以不同的速度v1和v 2匀速地完全拉出有界匀强磁场.设线框电阻为R,且两次的始末位置相同,求(1)通过导线截面的电量之比(2)两次拉出过程外力做功之比(3)两次拉出过程中电流的功率之比解:q=IΔt= EΔt/R=ΔΦ/ R ∴q1 /q2 =1W=FL=BIlL=B2 l2 vL/R∝v ∴W1/W2=v1/v2P= E2/R = B2 l2v2/R ∝v2 ∴ P1/P2= v12/v22例3 如图所示,电阻为R的矩形线框,长为l ,宽为a,在外力作用下,以速度v向右运动,通过宽度为d,磁感应强度为B的匀强磁场中,在下列两种情况下求外力做的功:(a) l <d 时;(b) l >d 时。
高二物理教案:电磁感应现象优秀3篇(经典版)编制人:__________________审核人:__________________审批人:__________________编制单位:__________________编制时间:____年____月____日序言下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。
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教案教学过程(表格描述)教学环节主要教学活动设置意图创设情境提出问题明确探究任务温故知新类比迁移形成猜想首先我们一起来重温一个我们最近比较熟悉的物理情景:在匀强磁场中,足够长的光滑导轨,宽度为L;金属棒ab,阻值为r,初速v0;定值电阻R,其余部分电阻不计。
在此情景中,金属棒ab切割磁感线运动,产生感应电动势,闭合回路产生了感应电流,我们也可以说产生了电能。
我们知道,能量不可能凭空产生!那么,这个电能是由哪种能量转化而来的呢?这个问题并不难回答,我们知道,在这一过程中,金属棒做减速运动,其机械能是在减小的,所以我们不难判断出这一过程中能量转化关系是:机械能转化为电能。
然而,问题到此就结束了吗?显然没有!我们能否更具体地说清楚,能量是怎么实现转化的?转化中过程中具体的定量关系又是怎样的呢?今天,我们就一起来对这个问题做理论方面的探究。
我们已经知道,做功的过程是能量转化的过程,并且功是能量转化的量度。
例如:重力做功对应重力势能的变化,具体的定量关系是:合外力做功对应动能的变化,具体的定量关系:;此外,我们还学过的有弹簧弹力做功与弹性势能变化、静电力做功与电势能变化、万有引力做功与引力势能变化等等,它们当中都存在着确定的定量关系。
这就启发了我们的联想。
,在今天学习的这种电磁感应现象中,是否也有类似的关系和定量规律呢?在今天的这个电磁感应情景中,机械能转化为电能,可以用什么力做功,来量度呢?通过对这个情景的分析,我们发现,只要金属棒运动的时候,回路就有感应电流,金属棒就会受到安培力的作用,安培力就在做功,可以说安培力做功伴随着电创设情境,从学生熟悉的情景中,提出问题提出更深层次的问题,激发学生思考和探究的欲望温故知新,通过对已经熟悉的功能关系的复习回顾,发现规律,并引导学生自觉运用迁移方法,来探究目前遇到的问题以基本的已知事实为依据,生成合理猜想建立模型确定方案理论探究验证猜想质疑创新求根溯源提出问题磁感应发生的整个过程。
电磁感应中的能量问题导学案
课型设置【复习课】授课教师: 侯凯蓬
学习目标:
知识与技能:深入理解电磁感应现象中的能量转移转化关系,并掌握解决电磁感应能量问题的一般方法。
过程与方法:学生依据导学案自主学习、交流、展示、讨论,教师引导、点拨共同解决问题。
情感太度价值观:促进学生学会交流、合作、借鉴的学习方式,并强化独立钻研能力。
重点与难点:理解电磁感应现象中的能量转移转化关系
的电荷量q;总结做电磁感应能量问题的一般方法和步骤:。
河北省2024年高考物理二轮专题练习电磁感应中的力学问题与能量转化电磁感应中旳力学问题与能量转化问题在物理学探讨旳问题中,能量是一个特别重要旳课题,能量守恒是自然界旳一个普遍旳、重要旳规律·在电磁感应现象中,由磁生电并不是创建了电能,而只是机械能转化为电能而已·在力学中就已经知道:功是能量转化旳量度·那么在机械能转化为电能旳电磁感应现象中,是什么力在做功呢?是安培力在做功,在电学中,安培力做正功,是将电能转化为机械能(电动机),安培力做负功,是将机械能转化为电能(发电机),必需明确发生电磁感应现象中,是安培力做功导致能量旳转化·(1)由t N ∆∆=φε确定旳电磁感应现象中,无论磁场发生旳增加变更还是减弱变更,磁场都通过感应导体对外输出能量(指电路闭合旳状况下,下同)·磁场增加时,是其它形式旳能量转化为磁场能中旳一部分对外输出;磁场子减弱时,是消耗磁场自身储存旳能量对外输出·(2)由θεsin Blv =确定旳电磁感应现象中,由于磁场本身不发生变更,一般认为磁场并不输出能量,而是其它形式旳能量,借助安培旳功(做正功、负功)来实现能量旳转化·(3)解决这类问题旳基本方法:用法拉第电磁感应定律和楞次定律确定感应电动旳大小和方向;画出等效电路,求出回路中电阻消耗电功率表达式;分析导体机械能旳变更,用能量守恒关系得到机械功率旳变更与回路中电功率旳变更所满意旳方程·例1. 如图所示,竖直放置旳U 形导轨宽为L ,上端串有电阻R (其余导体部分旳电阻都忽视不计)·磁感应强度为B 旳匀强磁场方向垂直于纸面对外·金属棒ab 旳质量为m ,与导轨接触良好,不计摩擦·从静止释放后ab 保持水平而下滑·试求ab 下滑旳最大速度v m解:释放瞬间ab 只受重力,起先向下加速运动·随着速度旳增大,感应电动势E 、感应电流I 、安培力F 都随之增大,加速度随之减小·当F 增大到F=mg 时,加速度变为零,这时ab 达到最大速度· 由mg R v L B F m==22,可得22L B mgR v m = 这道题也是一个典型旳习题·要留意该过程中旳功能关系:重力做功旳过程是重力势能向动能和电能转化旳过程;安培力做功旳过程是机械能向电能转化旳过程;合外力(重力和安培力)做功旳过程是动能增加旳过程;电流做功旳过程是电能向内能转化旳过程·达到稳定速度后,重力势能旳减小全部转化为电能,电流做功又使电能全部转化为内能·这时重力旳功率等于电功率也等于热功率·进一步探讨:假如在该图上端电阻右边安一只电键,让ab 下落一段距离后再闭合电键,那么闭合电键后ab 旳运动状况又将如何?(无论何时闭合电键,ab 可能先加速后匀速,也可能先减速后匀速,但最终稳定后旳速度总是一样旳)·例2. 如图所示,U 形导线框固定在水平面上,右端放有质量为m 旳金属棒ab ,ab 与导轨间旳动摩擦因数为μ,它们围成旳矩形边长分别为L 1、L 2,回路旳总电阻为R ·从t =0时刻起,在竖直向上方向加一个随时间匀称变更旳匀强磁场B =kt ,(k >0)那么在t 为多大时,金属棒起先移动?解:由t E ∆∆Φ== kL 1L 2可知,回路中感应电动势是恒定旳,电流大小也是恒定旳,但由于安培力F=BIL ∝B =kt ∝t ,随时间旳增大,安培力将随之增大·当安培力增大到等于最大静摩擦力时,ab 将起先向左移动·这时有:2212211,L L k mgR t mg R L kL L kt μμ==⋅⋅例3. 如图所示,用丝线悬挂闭合金属环,悬于O 点,虚线左边有匀强磁场,右边没有磁场·金属环旳摇摆会很快停下来·试说明这一现象·若整个空间都有向外旳匀强磁场,会有这种现象吗?解:只有左边有匀强磁场,金属环在穿越磁场边界时,由于磁通量发生变更,环内肯定会有感应电流产生,依据楞次定律将会阻碍相对运动,所以摇摆会很快停下来,这就是电磁阻尼现象·当然也可以用能量守恒来说明:既然有电流产生,就肯定有一部分机械能向电能转化,最终电流通过导体转化为内能·若空间都有匀强磁场,穿过金属环旳磁通量反而不变更了,因此不产生感应电流,因此也就不会阻碍相对运动,摇摆就不会很快停下来·[拓展:(1)此时摆角不大于50时,它旳振动周期相对没有磁场时有什么变更?(2)假如线框换成一个带电小球,它旳振动周期相对没有磁场时有什么不同·(3)假如线框换成带电小球,匀强磁场换成竖直方向旳匀强电场,相对没有电场,它旳振动周期有什么不同?]例4如图所示,质量为m 、边长为l 旳正方形线框,从有界旳匀强磁场上方由静止自由下落,线框电阻为R ·匀强磁场旳宽度为H ·(l <H ,磁感强度为B ,线框下落过程中ab 边与磁场边界平行且沿水平方向·已知ab 边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动,加速度大小都是g 31·求(1)ab 边刚进入磁场时与ab 边刚出磁场时旳速度大小;(2)cd 边刚进入磁场时,线框旳速度大小;(3)线框进入磁场旳过程中,产生旳热量·[解(1)由题意可知ab 边刚进入磁场与刚出磁场时旳速度相等,设为v 1,则结线框有: ε=B l v 1 I =ε/R F =BI l且F -mg =mg/3解得速度v 1为:v 1=4mgR/3B 2l 2(2)设cd 边刚进入磁场时速度为v 2,则cd 边进入磁场到ab 边刚出磁场应用动能定理得:)(21212221l H mg mv mv -=- 解得: )(2)34(2222l H g lB mgR v --= (3)由能和转化和守恒定律,可知在线框进入磁场旳过程中有Qmv mgl mv +=+22212121解得产生旳热量Q 为:Q =mgH] 例5如图所示,在倾角为θ旳光滑斜面上存在着两个磁感强度相等旳匀强磁场,方向一个垂直斜面对上,另一个垂直斜面对下,宽度均为L.一个质量为m 、边长也为L 旳正方形线框(设电阻为R )以速度v 进入磁场时,恰好作匀速直线运动·若当ab 边到达gg 1与ff 1中间位置时,线框又恰好作匀速直线运动,则:(1)当ab 边刚越过ff1时,线框加速度旳值为多少?(2)求线框从起先进入磁场到ab 边到达gg 1和ff 1中点旳过程中产生旳热量是多少?[解析:(1)ab 边刚越过ee1即作匀速直线运动,表明线框此时受到旳合外力为零,即:L RBLv B mg ⋅⋅=θsin 在ab 边刚越过ff1时,ab 、cd 边都切割磁感线产生电势,但线框旳运动速度不能突变,则此时回路中旳总感应电动势为.21BLv =ε故此时线框加速度为:.sin 3sin /21方向沿斜面向上θθεg g mR L B a =-=(2)设线框再作匀速直线运动旳速度为V1,则:4/2/2sin 11v v R L BLv B mg =⨯⋅⋅=即θ 从线框越过ee1到线框再作匀速直线运动过程中,设产生旳热量为Q ,则由能量守恒定律得:22123215sin 232121sin 23mv mgL mv mv L mg Q +=-+⋅=θθ]例6如图所示,两根平行光滑导轨PQ 和MN 相距d =0.5m ,它们与水平方向旳倾角为α(sinα=0.6),导轨旳上方跟电阻为R =4Ω相连,导轨上放一个金属棒,金属棒旳质量为m =0.2kg ,电阻r =2Ω·整个装置放在方向竖直向上旳匀强磁场中,磁感强度B =1.2T ·金属棒在沿斜面方向向上旳恒力作用下收静止起先沿斜面对上运动,电阻R消耗旳最大电功率P =1W ·(g =10m/s 2)求:(1)恒力旳大小;(2)恒力作用功旳最大功率·例7、如图所示,AB .CD 是两根足够长旳固定平行金属导轨,两轨间距离为L ,导轨平面与水平面旳夹角为θ,在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方旳匀强磁场,磁感应强度为B ,在导轨旳AC 端连接一个阻值为R 旳电阻,一根垂直于导轨放置旳金属棒ab ,质量为m ,电阻为R ,与导轨旳动摩擦因数为μ ,从静止起先沿导轨下滑,求:(1)ab 棒旳最大速度 (2)ab 释放旳最大功率(3)若ab 棒下降高度h 时达到最大速度,在这个过程中,ab 棒a θ DR b A C α R N M P Q B产生旳焦耳热为多大?。
课题:电磁感应中的能量转化与守恒(学案)一、回顾复习1.能量守恒定律:能量既不会凭空,也不会凭空,它只能从一种形式为其他形式,或者从一个物体到另一个物体,在或的过程中,能量的总量。
2.功能关系:功是能量转化的。
因果关系:做功使得能量发生转化数量关系:做了功就有能量发生转化。
3、安培力做正功,电能,如电磁炮;克服安培力做功(安培力做负功),电能,如发电机。
二、新课预习1、思考:三峡水电站的工作原理?能量的转化情况?2、处在匀强磁场中的两条光滑水平平行导轨,间距为L,上面有一根与导轨垂直放置且接触良好的可自由滑动的直导体棒ab,电阻为r,在水平向右的外力的作用下沿杆方向以速度v做匀速直线运动,磁场的磁感应强度为B,方向竖直向下,导轨左端接有一阻值为R的电阻。
(1)、杆ab中的感应电流方向:(2)、杆ab产生的感应电动势E= ,感应电流I= =(3)、杆ab受到的安培力F安= , 方向:(4)、杆ab受到的水平外力:F外= ,方向:(5)、杆ab向右匀速运动位移为x的过程中,安培力做什么功?(正还是负?)克服安培力做功W克安= (写出过程)整个回路产生的焦耳热Q= (写出过程)【观察---思考----归纳----总结】常见功能关系:不同力做功实现能量形式的转化重力做正功弹簧弹力做正功合力做正功除重力和弹簧弹力以外的其他力做正功电场力做正功安培力做正功克服安培力做功一对滑动摩擦力做的总功【例题2】见书P19,用力学方法解(每小题要求多方法求解)拓展:完成下列关于功和能的转化1、机械能的减小量等于2、重力和安培力做的功之和等于3、重力和摩擦力做的总功等于4、克服安培力和摩擦力做的总功等于 2、图所示电路,两根光滑金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨下端接有电阻R ,导轨电阻不计,斜面处在竖直向上的匀强磁场中,电阻可略去不计的金属棒ab 质量为m ,受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F 的作用,金属棒沿导轨匀速下滑,则它在下滑h 高度的过程中,以下说法正确的是( )A.作用在金属棒上各力的合力做功为零 B.重力做功等于系统产生的电能C.金属棒克服安培力做功等于电阻R 上产生的焦耳热 D.金属棒克服恒力F 做功等于电阻R 上发出的焦耳热3、如图,竖直放置的光滑平行金属导轨MN 、PQ 相距L ,在M 点和P 点间接一个阻值为R 的电阻,在两导轨间 OO 1O 1′O ′ 矩形区域内有垂直导轨平面向里、宽为d 的匀强磁场,磁感应强度为B .一质量为m ,电阻为r 的导体棒ab 垂直搁在导轨上,与磁场上边边界相距d 0.现使ab 棒由静止开始释放,棒ab 在离开磁场前已经做匀速直线运动(棒ab 与导轨始终保持良好的电接触且下落过程中始终保持水平,导轨电阻不计).求:(1)棒ab 在离开磁场下边界时的速度; (2)棒ab 在通过磁场区的过程中产生的焦耳热; (3)试分析讨论ab 棒在磁场中可能出现的运动情况.4、如图26-1所示,用密度为D 、电阻率为ρ的导线做成正方形线框,从静止开始沿竖直平面自由下落。
学案7 电磁感应中的能量转化与守恒[学习目标定位] 1.进一步理解能量守恒定律是自然界普遍遵循的一条规律,楞次定律的实质就是能量守恒在电磁感应现象中的具体表现.2.通过具体实例理解电磁感应现象中的能量转化.3.掌握电磁感应中动力学问题的分析.1.垂直于匀强磁场放置、长为L的直导线通过电流为I时,它所受的安培力F=________,安培力方向的判断用_______定则.2.牛顿第二定律:F=_________,它揭示了力与运动的关系.当加速度a与速度v方向相同时,速度_______,反之速度________当加速度a为零时,物体做_______________3.做功的过程就是_________的过程,做了多少功,就有多少能量发生了转化,_______是能量转化的量度.几种常见的功能关系(1)合外力所做的功等于物体________的变化.(2)重力做的功等于_________的变化.(3)弹簧弹力做的功等于_________的变化.(4)除了重力和系统内弹力之外的其他力做的功等于_________的变化.4.电流通过导体时产生的热量焦耳定律:Q=_____________在导线切割磁感线运动而产生感应电流时,产生的电能是通过外力克服安培力做功转化而来的,而这些电能又通过感应电流做功,转化为其他形式的能量.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)求回路中的电流强度的大小和方向.(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.电磁感应现象中涉及的具有收尾速度的力学问题,关键要抓好受力情况和运动情况的动态分析;周而复始地循环,加速度等于零时,导体达到稳定运动状态.3.两种状态处理导体匀速运动,应根据平衡条件列式分析;导体做匀速直线运动之前,往往做变加速运动,处于非平衡状态,应根据牛顿第二定律或结合功能关系分析.二、电磁感应中的能量转化与守恒[问题设计]为什么说楞次定律是能量守恒定律在电磁感应中的具体表现?[要点提炼]1.电磁感应中的能量转化特点外力克服安培力做功,把机械能或其他形式的能转化成电能;感应电流通过电路做功又把电能转化成其他形式的能(如内能).这一功能转化途径可表示为:2.求解电磁感应现象中能量守恒问题的一般思路(1)分析回路,分清电源和外电路.(2)分析清楚有哪些力做功,明确有哪些形式的能量发生了转化.如:①有摩擦力做功,必有内能产生;②有重力做功,重力势能必然发生变化;③克服安培力做功,必然有其他形式的能转化为电能,并且克服安培力做多少功,就产生多少电能.(3)列有关能量的关系式.3.焦耳热的计算技巧(1)感应电路中电流恒定,焦耳热Q=I2Rt.(2)感应电路中电流变化,可用以下方法分析:①利用功能关系产生的焦耳热等于克服安培力做的功,即Q=W安.而克服安培力做的功W安可由动能定理求得.②利用能量守恒,即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少,即Q=ΔE其他.一、电磁感应中的动力学问题例1如图1甲所示,两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ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放在两导轨上,并与导轨垂直.整套装置处于磁感应强度为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.图1(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.(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.(3)求在下滑过程中,ab杆可以达到的速度最大值.二、电磁感应中的能量转化与守恒例2如图2所示,矩形线圈长为L,宽为h,电阻为R,质量为m,线圈在空气中竖直下落一段距离后(空气阻力不计),进入一宽度也为h、磁感应强度为B的匀强磁场中.线圈进入磁场时的动能为E k1,线圈刚穿出磁场时的动能为E k2,从线圈刚进入磁场到线圈刚穿出磁场的过程中产生的热量为Q,线圈克服磁场力做的功为W1,重力做的功为W2,则以下关系中正确的是 ( )图2A.Q=E k1-E k2B.Q=W2-W1C.Q=W1D.W2=E k2-E k11.(电磁感应中的动力学问题)如图3所示,匀强磁场存在于虚线框内,矩形线圈竖直下落.如果线圈中受到的磁场力总小于其重力,则它在1、2、3、4位置时的加速度关系为 ( )图3A.a1>a2>a3>a4B.a1=a2=a3=a4C.a1=a3>a2>a4D.a1=a3>a2=a42.(电磁感应中的能量转化与守恒)如图4所示,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ的斜面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻可忽略不计.斜面处在一匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上.质量为m、电阻可以忽略不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力F作用下沿导轨匀速上滑,且上升的高度为h,在这一过程中 ( )图4A.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零B.作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于mgh与电阻R上产生的焦耳热之和C.恒力F与安培力的合力所做的功等于零D.恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R上产生的焦耳热3.(电磁感应中的动力学及能量综合问题)足够长的平行金属导轨MN和PK表面粗糙,与水平面之间的夹角为α,间距为L.垂直于导轨平面向上的匀强磁场的磁感应强度为B,MP间接有阻值为R的电阻,质量为m的金属杆ab垂直导轨放置,其他电阻不计.如图5所示,用恒力F沿导轨平面向下拉金属杆ab,使金属杆由静止开始运动,杆运动的最大速度为v m,t s末金属杆的速度为v1,前t s内金属杆的位移为x,(重力加速度为g)求:图5(1)金属杆速度为v1时加速度的大小;(2)整个系统在前t s内产生的热量.教师个人研修总结在新课改的形式下,如何激发教师的教研热情,提升教师的教研能力和学校整体的教研实效,是摆在每一个学校面前的一项重要的“校本工程”。
《电磁感应中的能量转化与守恒》学习任务单【学习目标】1.理解动生电磁感应现象中能量转化与守恒基本规律。
2.理解动生电磁感应现象中克服安培力做的功和产生电能的关系。
3.了解动生电磁感应现象中能量转化的内在机理。
4.能够运用能量转化与守恒思想,解决实际问题。
【课前预习任务】 在匀强磁场中,足够长的光滑导轨,宽度为L ;金属棒ab ,质量为m ,阻值为r ,拉力F ;定值电阻R ,其余部分电阻不计。
结合前面对电磁感应一章的学习,请你提前对下面的要点做初步了解。
(上完课后,可以返回来再回顾,看看是否有了不一样的理解)1.产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。
导体在达到稳定状态之前,外力移动导体所做的功,一部分消耗于克服安培力做功,转化为产生感应电流的电能或最后在转化为焦耳热,另一部分用于增加导体的动能,即当导体达到稳定状态(作匀速运动时),外力所做的功,完全消耗于克服安培力做功,并转化为感应电流的电能或最后在转化为焦耳热2.在电磁感应现象中,能量是守恒的。
楞次定律与能量守恒定律是相符合的,认真分析电磁感应过程中的能量转化,熟练地应用能量转化与守恒定律是求解叫复杂的电磁感应问题常用的简便方法。
3.安培力做正功和克服安培力做功的区别:电磁感应的过程,同时总伴随着能量的转化和守恒,当外力克服安培力做功时,就有其它形式的能转化为电能;当安培力做正功时,就有电能转化为其它形式的能。
4.在较复杂的电磁感应现象中,经常涉及求解耳热的问题。
尤其是变化的安培力,不能直接由Q=I 2 Rt 解,用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节,只需弄清能量的转化途径,注意分清有多少种形式的能在相互转化,用能量的转化与守恒定律就可求解,而用能量的转化与守恒观点,只需从全过程考虑,不涉及电流的产生过程,计算简便。
这样用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节,解题简捷、方便。
5.复习回顾电源电动势的概念,重点理解非静电力及其做功和能量转化。
《电磁感应现象的两类情况》教学设计应电流的方向与感应电场的方向相同,感应电场的方向也可以由楞次定律来判断。
感生电动势的大小E =N ΔB Δt S习题巩固:例1.如图所示,一个带正电的粒子在垂直于匀强磁场的平面内做圆周运动,当磁感应强度均匀增大时,此粒子的动能将( )A .不变B .增加C .减少D .以上情况都可例2.如图所示,L 1= m ,L 2= m ,回路总电阻为R = Ω,M = kg ,导轨光滑,开始时磁感应强度B 0=1 T .现使磁感应强度以ΔB Δt = T/s的变化率均匀地增大,求当t 为多少时M 离开地面.(g 取10 m/s 2)规律总结:感生电动势的方向由楞次定律来判断,大小E =N ΔB ΔtS 三、探究动生电动势提出问题:导体切割磁感线时会产生感应电动势,该电动势形成的原因是什么呢导体切割磁感线产生的感应电动势与哪些因素有关他是如何将其他形式的能转化为电能的解答疑问:运动的导体就是一个电源,C 端是电源的正极,D 端是电源的负极,自由电子受洛伦兹力的作用,从C 端搬运到D 端,这里洛伦兹力的一个分力就相当于电源中的非静电力,根据电动势的定义,电动势等于单位正电荷从负极通过电源内部移动到电源的正极非静电力所做的功。
由Eq =qvB 得于是动生电动势就是:E 动=EL =BLv方向:右手定则习题巩固:例3.如图,水平面上有两根相距的足够长的平行金属导轨MN 和PQ ,它们的电阻不计,在M 和P 之间接有R=Ω的定值电阻,导体棒长ab =,其电阻为r =Ω,与导轨接触良好。
整个装置处于方向竖直向下的匀强磁场中,B =。
现使ab 以v =10m/s 的速度向右做匀速运动。
(1)ab 中的电流多大 ab 两点间的电压多大(2)维持ab 做匀速运动的外力多大(3)ab 向右运动1m 的过程中,外力做的功是多少电路中产生的热量是多少规律总结:动生电动势的方向由楞次定律或者右手定则来判断,大小E =BLv 。