能量的角度电磁感应问题VIP专享

能的转化与守恒，是贯穿物理学的基本规律之一。从能量的观点来分析、解决问题，既是学习物理的基本功，也是一种能力。 自然界存在着各种不同形式的能，如；机械能(包括动能和势能)、热能、电能、光能、化学能、原子能等．各种不同形式的能可以互相转化，而且在转化过程中能的总量是守恒的，这是能的最基本的性质。 在力学、热学、电学中，我们已知道功是能量转化的量度，做功总伴随着能量的改变，如；摩擦力做功可使物体的一部分机械能转化为内能；电流的功可以使电能转化为机械能、内能、光能或化学能等。闭合电路的部分导体作切割磁力线运动时，将产生感应电动势并形成电流。这一简单的电磁感应现象却包含着能量转化的几个过程，涉及到力学、电磁学、热学三方面的知识。所以有必要对这一现象进行研究，从本质上搞清各种能量的来龙去脉，学会从能量的角度求解电磁感应问题。下面举例说明。 1. 两根相距d=0.20m 的平行金属长导轨固定在同一水平面内，并处于竖直方向的匀强磁场中，磁场的磁感应强度B=0.2T，导轨上面横放着两条金属细杆，构成矩形回路，每条金属细杆的电阻为r=0.25Ω，回路中其余部分的电阻可不计.已知两金属细杆在平行于导轨的拉力的作用下沿导轨朝相反方向匀速平移，速度大小都是v=5.0m/s，如图所示.不计导轨上的摩擦. （ 1）求作用于每条金属细杆的拉力的大小. （ 2） 求两金属细杆在间距增加0.40m 的滑动过程中共产生的热量. 解析： （ 1） 当两金属杆都以速度v 匀速滑动时，每条金属杆中产生的感应电动势分别为： E1=E2=Bdv 由闭合电路的欧姆定律，回路中的电流强度大小为：rEEI221  因拉力与安培力平衡，作用于每根金属杆的拉力的大小为F1=F2=IBd。 由以上各式并代入数据得22221102.3rvdBFFN （ 2）设两金属杆之间增加的距离为△L，则两金属杆共产生的热量为vLrIQ222， 代入数据得 Q=1.28×10-2J. v v 2. 例 ：如图1 所示，拉动电阻为R 的长金属框，当线框的右边缘与磁场边缘平齐时速率为认并以这一速率离开磁场区域。已知磁场是均匀的，磁感应强度为B．线框宽为a，长为b。试求线框右边缘刚出磁场至左边缘刚出磁场这一过程中，外力的功，安培力的功、电流的功、电路中产生的焦耳热? 分析与解： 题设过程中包含着四种能量形式的转化，涉及到三个做功过程。用简图表示如下： 据能的转化与守恒定律，在题设全过程中，其它形式的能、机械能、电能、内能四种能量在数值上...