电磁感应中的动力学问题和能量问题课件.ppt
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1、一、感应电流在磁场中所受的安培力一、感应电流在磁场中所受的安培力1.1.安培力的大小安培力的大小: :F F= =BILBIL= = 2.2.安培力的方向判断安培力的方向判断(1)(1)右手定则和左手定则相结合右手定则和左手定则相结合, ,先用先用 确定确定感应电流方向感应电流方向, ,再用再用 判断感应电流所受安判断感应电流所受安培力的方向培力的方向. .(2)(2)用楞次定律判断用楞次定律判断, ,感应电流所受安培力的方向一感应电流所受安培力的方向一定和导体切割磁感线运动的方向定和导体切割磁感线运动的方向 . . 电磁感应中的动力学问题和能量问题电磁感应中的动力学问题和能量问题考点自清考点
2、自清右手定则右手定则左手定则左手定则相反相反名师点拨名师点拨1.1.由由F F= = 知知, ,v v变化时变化时, ,F F变化变化, ,物体所受合外力物体所受合外力变化变化, ,物体的加速度变化物体的加速度变化, ,因此可用牛顿运动定律进因此可用牛顿运动定律进行动态分析行动态分析. .2.2.在求某时刻速度时在求某时刻速度时, ,可先根据受力情况确定该时可先根据受力情况确定该时刻的安培力刻的安培力, ,然后用上述公式进行求解然后用上述公式进行求解. .二、电磁感应的能量转化二、电磁感应的能量转化1.1.电磁感应现象的实质是电磁感应现象的实质是 和和 之间之间的转化的转化. .2.2.感应电
3、流在磁场中受安培力感应电流在磁场中受安培力, ,外力克服安培力外力克服安培力 , ,将将 的能转化为的能转化为 , ,电流做功再电流做功再 将电能转化为将电能转化为 . .3.3.电流做功产生的热量用焦耳定律计算电流做功产生的热量用焦耳定律计算, ,公式为公式为 . .其他形式的能其他形式的能电能电能做功做功其他形式其他形式电能电能内能内能Q Q= =I I2 2RtRt特别提醒特别提醒在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题在利用能的转化和守恒定律解决电磁感应的问题时时, ,要注意分析安培力做功的情况要注意分析安培力做功的情况, ,因为安培力做的因为安培力做的功是电能和其他形式的能之间相互
4、转化的功是电能和其他形式的能之间相互转化的“桥梁桥梁”. .简单表示如下简单表示如下: :电能电能 其他形式能其他形式能. .W W安安0 0W W安安0 0热点一热点一 对导体的受力分析及运动分析对导体的受力分析及运动分析从运动和力的关系着手从运动和力的关系着手, ,运用牛顿第二定律运用牛顿第二定律. .基本方基本方法是法是: :受力分析受力分析运动分析运动分析( (确定运动过程和最终的确定运动过程和最终的稳定状态稳定状态)由牛顿第二定律列方程求解由牛顿第二定律列方程求解. .运动的动态结构运动的动态结构: :这样周而复始的循环这样周而复始的循环, ,循环结束时加速度等于零循环结束时加速度等
5、于零, ,导导体达到平衡状态体达到平衡状态. .在分析过程中要抓住在分析过程中要抓住a a=0=0时速度时速度v v达达到最大这一关键到最大这一关键. .热点聚焦热点聚焦特别提示特别提示1.1.对电学对象要画好必要的等效电路图对电学对象要画好必要的等效电路图. .2.2.对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示对力学对象要画好必要的受力分析图和过程示意图意图. .热点二热点二 电路中的能量转化分析电路中的能量转化分析从能量的观点着手从能量的观点着手, ,运用动能定理或能量守恒定律运用动能定理或能量守恒定律. .基本方法是基本方法是: :受力分析受力分析弄清哪些力做功弄清哪些力做功, ,做正功还
6、是负功做正功还是负功明确明确有哪些形式的能参与转化有哪些形式的能参与转化, ,哪些增哪些减哪些增哪些减由动能定由动能定理或能量守恒定律列方程求解理或能量守恒定律列方程求解. .例如例如, ,如图如图1 1所示所示, ,金属棒金属棒abab沿导轨沿导轨由静止下滑时由静止下滑时, ,重力势能减少重力势能减少, ,一一部分用来克服安培力做功转化为部分用来克服安培力做功转化为感应电流的电能感应电流的电能, ,最终在最终在R R上转化上转化为焦耳热为焦耳热, ,另一部分转化为金属棒另一部分转化为金属棒的动能的动能. .若导轨足够长若导轨足够长, ,棒最终达到稳定状态匀速运棒最终达到稳定状态匀速运动时动时
7、, ,重力势能的减少则完全用来克服安培力做功转重力势能的减少则完全用来克服安培力做功转化为感应电流的电能化为感应电流的电能. .因此因此, ,从功和能的观点入手从功和能的观点入手, ,分分析清楚电磁感应过程中能量转化的关系析清楚电磁感应过程中能量转化的关系, ,是解决电磁是解决电磁感应问题的重要途径之一感应问题的重要途径之一. .图图1 1题型题型1 1 电磁感应中的动力学问题电磁感应中的动力学问题【例例1 1】 如图如图2 2所示所示, ,光滑斜面的倾角光滑斜面的倾角 =30=30, ,在斜面上放置一矩形线框在斜面上放置一矩形线框 abcdabcd,ab,ab边的边长边的边长l l1 1=1
8、 m,=1 m,bcbc边的边长边的边长 l l2 2=0.6 m,=0.6 m,线框的质量线框的质量m m=1 kg,=1 kg,电阻电阻 R R=0.1 ,=0.1 ,线框通过细线与重物相线框通过细线与重物相 连连, ,重物质量重物质量M M=2 kg,=2 kg,斜面上斜面上efef线线( (efefghghabab) )的右的右 方有垂直斜面向上的匀强磁场方有垂直斜面向上的匀强磁场, ,磁感应强度磁感应强度B B=0.5 =0.5 T.T.如果线框从静止开始运动如果线框从静止开始运动, ,进入磁场最初一段进入磁场最初一段 时间是匀速的时间是匀速的, ,ef ef 线和线和ghgh线的距
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- 电磁感应 中的 动力学 问题 能量 课件