电磁感应中的能量转化与守恒用

电磁感应中的能量转化与守恒能的转化与守恒定律，是自然界的普遍规律，也是物理学的重要规律。

电磁感应中的能量转化与守恒问题，是高中物理的综合问题，也是高考的热点、重点和难点。

在电磁感应现象中，外力克服安培力做功，消耗机械能，产生电能，产生的电能是从机械能转化而来的；当电路闭合时，感应电流做功，消耗了电能，转化为其它形式的能，如在纯电阻电路中电能全部转化为电阻的内能，即放出焦耳热，在整个过程中，总能量守恒。

在与电磁感应有关的能量转化与守恒的题目中，要明确什么力做功与什么能的转化的关系，它们是：合力做功=动能的改变；重力做功=重力势能的改变；重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加；弹力做功=弹性势能的改变；弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加；电场力做功=电势能的改变；电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；安培力做功=电能的改变，安培力做正功，电能转化为其它形式的能；安培力做负功(即克服安培力做功)，其它形式的能转化为电能。

以2005年高考题为例，说明与电磁感应有关的能量转化与守恒问题的解法。

例1如图1所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。

导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。

在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。

开始时，导体棒处于静止状态。

剪断细线后，导体棒在运动过程中( )A．回路中有感应电动势B．两根导体棒所受安培力的方向相同C．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒D．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒解析：因回路中的磁通量发生变化(因面积增大，磁通量增大)所以有感应电动势；据楞次定律判断，感生电流的方向是a，用左手定则判断ab受安培力向左，dc受安培力向右；因平行金属导轨光滑，所以两根导体棒和弹簧构成的系统受合外力为零(重力与支持力平衡)，所以动量守恒，但一部分机械能转化为电能，所以机械能不守恒，因此本题选A、D。

高中物理：电磁感应知识点归纳一、电磁感应的发现1.“电生磁”的发现奥斯特实验的启迪：丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转，即电流的磁效应2.“磁生电”的发现(1)电磁感应现象的发现法拉第根据他的实验，将产生感应电流的原因分成五类：①变化的电流；②变化的磁场；③运动中的恒定电流；④运动中的磁铁；⑤运动中的导线。

(2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的条件，开辟了人类的电气化时代。

二、感应电流产生的条件1. 探究实验实验一：导体在磁场中做切割磁感线的运动实验二：通过闭合回路的磁场发生变化2. 感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生三、感应电动势1. 定义：由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势。

产生电动势的那部分导体相当于电源。

2. 产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，无论电路是否闭合，电路中都会有感应电动势。

3. 方向判断：在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路中的电流的方向一致。

产生感应电动势的那部分导体相当于电源。

【关键一点】感应电流的产生需要电路闭合，而感应电动势的产生电路不一定需要闭合四、法拉第电磁感应定律1. 定律内容：感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。

2. 表达式：说明：①式中N为线圈匝数，是磁通量的变化率，注意它与磁通量以及磁通量的变化量的区别。

②E与无关，成正比③在图像中为斜率，所以斜率的意义为感应电动势五、导体切割磁感线时产生的电动势公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度．图中有效长度分别为：甲图：l＝cdsin β(容易错算成l＝absin β)．乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0.丙图：沿v1方向运动时，沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R.六、右手定则1. 内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向2. 适用情况：导体切割磁感线产生感应电流七、楞次定律1.内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。

电磁感应与守恒定律电磁感应与守恒定律是电磁学中两个重要的基本概念和原则。

电磁感应是指由于磁场的变化而在导体中产生电流的现象，而守恒定律则是指能量、动量和电荷守恒的基本原则。

本文将详细讨论电磁感应和守恒定律的相关内容，以及它们在物理学中的重要性。

一、电磁感应电磁感应是指通过磁场的变化而在导体中产生电流的现象。

当导体处于磁场中时，如果磁场的磁感应强度发生变化，就会在导体中感应出电动势，从而产生电流。

这一现象由法拉第发现并总结为法拉第感应定律，即法拉第电磁感应定律。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。

当磁场的磁感应强度发生变化时，感应电动势的方向由法拉第右手规则确定。

如果导体是闭合回路，感应电动势将驱动电荷在导体中产生电流，这被称为感应电流。

电磁感应广泛应用于发电机、变压器等电磁设备中。

在发电机中，通过转动磁场和线圈之间的相互作用，将机械能转化为电能；在变压器中，利用电磁感应原理实现电压的升降变换。

二、守恒定律守恒定律是物理学中的基本原则，包括能量守恒定律、动量守恒定律和电荷守恒定律。

这些定律表明在物理系统中，相应的物理量在一个封闭系统中的总量是守恒的。

能量守恒定律指出，在一个封闭系统内，系统的能量总量是恒定的，能量只能从一种形式转化为另一种形式，而不能被创造或消失。

例如，当一个物体从较高的位置下落时，它的重力势能会转化为动能，但总能量保持不变。

动量守恒定律指出，在一个封闭系统中，总动量保持不变。

当系统内的物体相互作用产生力时，物体的动量可以相互转移，但总动量不变。

例如，当两个物体碰撞时，它们的动量可能会发生改变，但两个物体的动量总和保持不变。

电荷守恒定律指出，在一个封闭系统中，总电荷保持不变。

在物理过程中，电荷可以从一个物体转移到另一个物体，但总电荷量守恒。

这就解释了为什么电荷不能被创造或消失。

三、电磁感应与守恒定律的关系电磁感应和守恒定律是相辅相成的。

法拉第电磁感应定律实质上是能量守恒定律和电荷守恒定律的应用。

电磁场的守恒定律和能量流动电磁场是我们生活中随处可见的一种物理现象。

它包括电场和磁场两个部分，它们相互作用，共同构成了电磁波的传播媒介。

在电磁场中，存在着一种重要的物理规律，即守恒定律。

守恒定律告诉我们，电磁场中的能量是如何流动和守恒的。

首先，我们来看电磁场的守恒定律。

电磁场的守恒定律是指在一个封闭系统中，电磁场的总能量是守恒的。

这意味着能量既不能被创造，也不能被销毁，只能在不同形式之间转化。

在电磁场中，能量主要以电磁波的形式传播。

当电磁波通过空间传播时，它们会携带着能量。

这个能量可以被吸收或者辐射出来，但总的能量保持不变。

其次，我们来探讨电磁场中能量的流动。

在电磁场中，能量的流动是通过电磁波的传播实现的。

电磁波是由电场和磁场相互耦合而成的，它们通过相互作用而传递能量。

当电磁波经过物质介质时，会与物质相互作用，从而导致能量的吸收或者散射。

这种能量的传递可以形象地比喻为水波在水面上的传播，当水波传播到一个障碍物时，会发生反射、折射和透射等现象。

在电磁场中，能量的流动还受到能量密度的影响。

能量密度是指单位体积或者单位面积内的能量。

在电磁场中，能量密度与电场强度和磁场强度有关。

根据麦克斯韦方程组，能量密度与电场强度的平方成正比，与磁场强度的平方成正比。

这意味着电磁场中能量的分布是不均匀的，能量密度高的地方能量流动比较快，而能量密度低的地方能量流动比较慢。

除了能量的流动，电磁场还存在着能量的储存。

在电磁场中，能量可以以电场能和磁场能的形式储存。

电场能是指电荷在电场中具有的能量，它与电荷的位置和电场的强度有关。

磁场能是指磁场中具有的能量，它与电流的大小和磁场的强度有关。

当电磁场中存在电荷和电流时，能量会在电场和磁场之间相互转换。

这种能量的转换可以通过电磁感应和电磁辐射等现象实现。

总结起来，电磁场的守恒定律告诉我们电磁场中的能量是如何流动和守恒的。

能量以电磁波的形式在空间中传播，它们通过电场和磁场的相互作用而传递能量。

能量守恒定律在电磁感应现象中的应用
电磁感应是物理学中关于电磁场作用下物体间能量转移的理论，它基本上是建立在能量守恒定律之上的。

实际上，能量守恒定律是指能量不能自己建立或消失，它只能在相应的物体或介质中流动或转化，其转化都要遵守守恒定律。

因此，能量守恒定律也是揭示电磁感应的基础之一。

电磁感应是指一个物体受到电磁场的作用后，另一个处于相对的物体也同样受到该电磁场的作用而产生影响的现象。

也就是说，当一个物体受到电磁场的影响时，另一个与之相干的物体也将受到影响，而这个影响是经过电磁能的传递，而电磁能的传递正是遵循能量守恒定律的。

例如固定电机主要是以装置在电机转子上的线圈作为运动部件，其中受磁性物质辐射并产生电磁感应现象。

当磁性绕组产生电网口时，绕组里的电流会受到磁场的作用，并产生电磁力，从而使绕组即电机转子由静止向旋转转变。

在这种情况下，在电机转动时就会遵循能量守恒定律，即总能量保持不变，这就是电磁感应中能量守恒定律的实际应用。

此外，电磁感应的作用还有很多方面的应用，比如在变压器中，采用变压器原理运用电磁感应，可以将低压电源转化为高压电源；磁致伸缩器可以使磁体受到电磁场作用而发生变形，从而获得运动能量应用于其它机械设备中；电偶也是电磁感应的应用，它可以检测并显示电流及电压的变化，也可以计算出功率的变化情况。

综上所述，能量守恒定律是电磁感应的基础，其应用也是比较广泛的，用于各种电磁设备的工作原理是建立在能量守恒定律之上的，这确保了电磁设备的正常工作，也保证了电路和系统的稳定性。

电磁感应与电路知识、能的转化和守恒专题编稿：小志【学习目标】1．运用能的转化和守恒定律进一步理解电磁感应现象产生的条件、楞次定律以及各种电磁感应现象中能量转化关系。

2．能够自觉地从能的转化和守恒定律出发去理解或解决电磁感应现象及问题。

3．能够熟练地运用动力学的一些规律、功能转化关系分析电磁感应过程并进行计算。

4．熟练地运用法拉第电磁感应定律计算感应电动势，并能灵活地将电路的知识与电磁感应定律相结合解决一些实际的电路问题。

5．在电磁感应现象中动力学过程的分析与计算。

具体地说：就是导体或线圈在磁场中受力情况和运动情况的分析与计算。

6．在电磁感应现象中，不同的力做功情况和对应的能量转化、分配情况。

【要点梳理】要点一、运用能的转化和守恒定律理解电磁感应现象产生的条件1．条件穿过闭合电路的磁通量发生变化。

2．对条件的理解（1）在电磁感应的过程中，回路中有电能产生。

因此电磁感应的过程实质上是一个其它形式的能向电能转化的过程，这个转化过程必定是一个动态的过程，必定伴随着宏观或微观力做功，以实现不同形式能的转化，也就是说必须经过一个动态的或者变化的过程，才能借助磁场将其它形式的能转化为电能。

（2）导体切割磁感线在闭合回路中产生感应电流的过程：如图所示，导体棒ab 运动，回路中有感应电动势E BLv =和感应电流E I R=产生。

有感应电流I 的导体棒在磁场中受到与棒运动方向相反的安培力F BIL =安作用，要维持导体棒运动产生持续的电流必须有外力F 外克服安培力做功，正是这一外力克服安培力做功的过程使其它形式的能转化为了回路的电能。

可见磁通量发生变化（导体棒相对于磁场运动）是外力克服安培力做功，将其它形式的能转化为电能的充要条件。

（3）闭合电路所包围的磁场随时间发生变化产生感应电流的过程：如图所示，磁感应强度随时间变化时，在它的周围空间产生与磁场方向垂直的感应电场，感应电场使得导体中的自由电荷定向移动，形成感应电流。

电磁感应中的能量转化电磁感应是电磁学中的一项基本原理，它描述了当导线或线圈中的磁通量发生变化时，会在导线中产生电流。

而在电磁感应的过程中，能量会从磁场转化为电场和电流。

本文将探讨电磁感应中的能量转化及其应用。

一、电动势的产生与能量转化根据法拉第电磁感应定律，当闭合回路中的磁通量发生变化时，会在回路中产生电动势。

电动势的产生导致了电子在回路中运动，从而产生了电流。

在电流的产生过程中，磁场中的能量被转化为了电场和动能。

二、感应电动势的大小与方向感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，符合以下公式：ε = -dΦ/dt。

其中，ε表示感应电动势的大小，Φ表示磁通量，t表示时间。

根据该公式可以得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比。

感应电动势的方向遵循楞次定律，根据楞次定律可得：感应电动势的方向总是与产生它的磁场变化趋势相反，从而保持能量守恒。

三、电磁感应的应用1. 发电机发电机是电磁感应最常见的应用之一。

通过将导线绕制成线圈，并放置在磁场中，当线圈旋转或磁场发生变化时，线圈内部会产生感应电动势，从而驱动电流的产生。

发电机将机械能转化为了电能，广泛应用于发电站、汽车发电系统等领域。

2. 变压器变压器也是电磁感应的一种应用。

变压器由一个或多个圈数不同的线圈组成，它利用电磁感应将交流电能从一个线圈传输到另一个线圈。

在变压器中，交流电流在一侧线圈产生磁场，该磁场通过铁芯作用于另一侧的线圈，从而在其内部产生感应电动势。

变压器实现了电能的变压和传输，广泛应用于能源输送、电力系统中。

3. 电感耦合无线传输电感耦合无线传输是一种将电能通过电磁感应无线传输的技术。

它利用共振线圈之间的电磁耦合，在发射线圈中通过交流电流产生磁场，而接收线圈则通过感应电动势将磁场转化为电能。

电感耦合无线传输在无线充电、电子设备之间的数据传输等领域都有广泛应用。

四、电磁感应中的能量损耗在电磁感应过程中，存在能量损耗，主要来自于导线的电阻效应、磁场的散失以及涡流损耗。

电磁感应中的能量守恒规律电磁感应中的能量守恒规律电磁感应是指在磁场变化或者电路中有电流变化时，会在导体中产生感应电动势，并引发电流的现象。

电磁感应广泛应用于发电机、变压器、电动机等电器设备中，是现代电力工业的重要基础。

在电磁感应中，能量守恒规律起着至关重要的作用。

根据能量守恒，能量既不能被创造也不能被消灭，只能转化形式或者从一个物体传递到另一个物体。

在电磁感应中，能量也遵循这一规律。

当磁场的变化引起导体中的感应电动势时，能量从磁场传递到导体中。

根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。

如果磁场的变化速度增大，感应电动势也会增大，从而导致更大的能量传递到导体中。

同样地，如果磁场的变化速度减小，感应电动势也会减小，能量的传递则相应减少。

在电磁感应中，导体中的电流流动导致能量的转化和传递。

感应电动势引发电流的产生，从而导致导体中的电子在导线中流动。

这些流动的电子会产生热能，使导体发热。

因此，能量从磁场转化为电流能量，然后转化为热能。

另外，根据洛伦兹力的作用，当导体中的电流通过磁场时，会受到力的作用。

这个力会对导体做功，将其中的电能转化为机械能。

这就是电动机的工作原理，将电能转化为机械能，实现机械运动。

通过以上分析可以得出结论，电磁感应中的能量守恒规律是非常重要的。

在电磁感应过程中，能量从磁场转化为电能或机械能，实现能量的传递和转化。

同时，也会有部分能量转化为热能，造成能量的损失。

因此，在电磁感应的实际应用中，我们需要尽可能减少能量的损失，提高能量的利用效率。

总之，电磁感应中的能量守恒规律是能量不能被创造或消灭，只能转化或传递的基本定律。

了解和应用这一规律，可以帮助我们更好地理解电磁感应现象，并在实际应用中提高能量利用效率。