课时 3 电磁感应中的动力学问题、能量问题一、电磁感应现象中的动力学问题1.安培力的大小F=⇒2.安培力的方向(1)先用右手定则判定感应电流方向,再用左手定则判定安培力方向。(2)根据楞次定律,安培力的方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。二、电磁感应中的能量转化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)感应电流在磁场中受安培力,若克服安培力做功,则其他形式的能转化为电能;若安培力做正功,则电能转化为其他形式的能。(3)当感应电流通过用电器时,电能转化为其他形式的能。2.安培力做功和电能变化的对应关系“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;安培力做多少功,就有多少电能转化为其他形式的能。考点一 电磁感应中的动力学问题分析 电磁感应中通过导体的感应电流,在磁场中将受到安培力的作用,因此,电磁感应问题往往和力学、运动学等问题联系在一起。(1)导体两种状态及处理方法① 导体的平衡态——静止状态或匀速直线运动状态。处理方法:根据平衡条件合外力为零列式分析。② 导体的非平衡态——加速度不为零。处理方法:根据牛顿第二定律进行动态分析或结合功能关系分析。(2)电磁感应中动力学问题的分析思路① 首先作“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所产生的电源 ,求出电源参数 E 和I;E=Blv,I=。② 再进行“路”的分析——分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相关部分的电流大小,以便求解安培力;F 安=BIl 或,③ 然后是“力”的分析——分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力;F 合=ma。④ 接着进行“运动”状态的分析——根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型。由于安培力是变力,导体棒做变加速或变减速运动,当加速度为零时,达到稳定状态,最后做匀速直线运动,根据共点力平衡条件列平衡方程:F 合=0(3)电磁感应中动力学问题的两类常见模型类型“电—动—电”型“动—电—动”型示意图已知棒 ab 长 L,质量 m,电阻 R;导轨光滑水平,电阻不计棒 ab 长 L,质量 m,电阻 R;导轨光滑,电阻不计分析S 闭合,棒 ab 受安培力 F=,此时 a=, 棒 ab 速 度 v↑→ 感 应 电 动 势BLv↑→电流 I↓→安培力 F=ILB↓→加速度 a↓,当安培力 F=0 时,a=0,v 最大,最后匀速棒 ab 释放后下滑,此时 a=gsin α,棒 ab速度 v↑→感应电动势 E=BLv↑→电流 I=↑→安培力 F=ILB↑→加速度 a↓,当安培力 F=mgsin ...
