1、电 磁感应中的能量转化与守恒一、电磁感应现象中的能量转化当在 闭 合 电 路中 产 生感 应电 流 时 ,电 流做功 ,消耗了 电 能 ,根据能量守恒定律 ,能量不会被 创 造 ,也不会被消 灭 ,那么 ,是什么能量 转 化 为电 能呢 ?一般有两种情况 :1.导 体做切割磁感 线 运 动 ,在 电 路中 产 生感 应电 流 ,是该导 体的 _转 化 为 _机械能 电能2.如 图 所示 ,当 图 中 电 阻 R变 化 时 ,螺 线 管 M中 变 化的 电流 产 生 变 化的磁 场 ,从而使螺 线 管 N中的磁通量 发 生 变化 ,在 N中 产 生感 应电 流 ,此 处电 能是螺 线 管 M转
2、移 给 N的 .但此 处 的 转 移并不像 导 向 导线导电 一 样 直接 转 移 ,而是一个 间 接的 转 移 : _ _ _,实质 上 还 是能量的 转 化 电能 磁场能电能【 例 题 1】 下 图 中， 设 运 动导线 ab长为 L，速度 为v，匀 强 磁 场 的磁感 应 强 度 为 B， 闭 合 电 路 总电 阻为 R探究 为 了保持 导线 做匀速运 动 ，外力所做的功 W 外 和感 应电 流的 电 功 W 电 的关系【 解析 】 运 动导 体 产 生的 电动势为 ：电 路中感 应电 流 为 ：磁 场对这 个 电 流的作用力 为 ：保持匀速运 动 所需外力 为 ：在 时间 内，外力所做
3、的功 为 ：而此 时间 内，感 应电 流的 电 功 为 ：可 见 ：【 归纳总结 】 在 电 磁感 应 中， 产 生的 电 能是通 过外力克服安培力做功 转 化而来的，外力做了多少功，就有多少 电 能 产 生，而 这 些 电 能又通 过 感 应电流做功， 转 化 为 其他形式的能量表达式： W克服安 = E电 （安培力做负功，电能增加）思考：在导体切割磁感线情况下，安培力如果做 正功 ， 能量又是怎样转化的？如何用做功来量度？【 例 题 2】 在 倾 角 的斜面上，沿下滑方向 铺 两条平行的光滑 导轨 ， 导轨 足 够长 ， 导轨 的 间 距 为 ，两者的底端 a和 b用 的 电 阻相 连 ，
4、如 图 所示在 导轨 上垂直于 导轨 放有一根金属杆 cd，其 质 量 今垂直于斜面加一匀 强 磁 场 B，当金属杆以 的速率匀速下滑 时 ， R中感 应电 流的方向 为 从 a到 b， 设导轨 和金属杆 cd的 电 阻都忽略不 计 ， g取 10m/s2，求：（ 1）匀 强 磁 场 B的大小和方向 . （ 2） 电 流的功率 P电 【 解析 】 （ 1）当金属杆匀速下滑 时 ，重力所做的功完全用来克服安培力做功并 进 面 转 化 为闭 合 电 路的 电 能。在 t时间 内 ， ， 根据 解得： B=0.1T，由左手定 则 可判断 B的方向垂直于斜面向上。（ 2） 电 流的功率 P电 为 ：
5、GxGyFNFdvmg B【 另解 1】 （ 1）由平衡条件可得： 解得： B=0.1T， GxGyFNFdvmg B【 另解 2】 （ 1） 对 于棒下滑 t时间 内，由 动 能定理得： 解得： B=0.1T， 例题 3：水平放置的两根平行金属 导轨 ad和 bc,导轨 两端 a、 b和 c、 d两点分 别连 接 电 阻 R1和 R2,组 成矩形 线框 ,如 图 所示 ,ad和 bc相距 L 0.5 m.放在 竖 直向下的匀 强 磁 场 中 .磁感 应 强 度 B 1.2 T,一根 电 阻 为 0.2 的 导 体棒 PQ跨接在两根金属 导轨 上 ,在外力作用下以 4.0 m/s的速度向右匀速运 动 ,若 电 阻 R1 0.3 ,R2 0.6 ,导轨 ad和 bc的 电 阻不 计 ,导 体与 导轨 接触良好 .求：(1)导 体 PQ中 产 生的感 应电动势 的大小和感 应电 流的方向；(2)导 体 PQ向右匀速滑 动过 程中，外力做功的功率
