电磁感应中的能量问题分析

1 电磁感应中的能量问题分析 一 、基础知识 1、过程分析 (1)电磁感应现象中产生感应电流的过程，实质上是能量的转化过程． (2)电磁感应过程中产生的感应电流在磁场中必定受到安培力的作用，因此，要维持感应电流的存在，必须有“外力”克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能．“外力”克服安培力做了多少功，就有多少其他形式的能转化为电能． (3)当感应电流通过用电器时，电能又转化为其他形式的能．安培力做功的过程，或通过电阻发热的过程，是电能转化为其他形式能的过程．安培力做了多少功，就有多少电能转化为其他形式的能． 2、求解思路 (1)若回路中电流恒定，可以利用电路结构及 W＝UIt或 Q＝I2Rt直接进行计算． (2)若电流变化，则：①利用安培力做的功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功；②利用能量守恒求解：若只有电能与机械能的转化，则机械能的减少量等于产生的电能． 3、电磁感应中能量转化问题的分析技巧 a、电磁感应过程往往涉及多种能量的转化 (1)如图中金属棒 ab 沿导轨由静止下滑时，重力势能减少， 一 部分用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能，最终在 R 上转化为焦耳热，另一部分转化为金属棒的动能． (2)若导轨足够长，棒最终达到稳定状态做匀速运动，之后重力势能的减小则完全用来克服安培力做功，转化为感应电流的电能． b、安培力做功和电能变化的特定对应关系 (1)“外力”克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能． (2)安培力做功的过程，是电能转化为其他形式的能的过程，安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能． 2 c、解决此类问题的步骤 (1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向． (2)画出等效电路图，写出回路中电阻消耗的电功率的表达式． (3)分析导体机械能的变化，用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程，联立求解． 二、练习 1、如图所示，竖直放置的两根足够长平行金属导轨相距 L，导轨间接有一定值电阻 R，质量为 m，电阻为 r 的金属棒与两导轨始终保持垂直并良好接触，且无摩擦，整个装置放在匀强磁场中，磁场方向与导轨平面垂直，现将金属棒由静止释放，金属棒下落高度为 h 时开始做匀速运动，在此过程中 ( ) A．导体棒的最大速度为 2gh B．通过电阻 R 的电荷量为 BLhR＋r C．导体棒克服安培力做的功等于电阻 R 上产生的热量 D．重力和...