1-5电磁感应中的能量转化与守恒
高中物理常考定律公式
高中物理常考定律公式一、能量守恒定律公式能量的转化与守恒定律是一个博大精深的定律，它不仅仅适用于力学，也适用于电磁学、原子物理学、光学、机械振动等领域。
本文主要从能量守恒定律的内容，与其他定理定律关系来进行分析。
能量守恒定律内容能量守恒定律也称能的转化与守恒定律。
其内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体；在转化或转移的过程中，能量的总量不变。
高中物理都研究了哪些形式的能量？研究能量守恒定律，要搞明白咱们主要研究哪些能量呢？从解高中物理题的角度来分析，我们主要分析的是这五种形式的能量：动能、弹性势能、重力势能、内能、电势能。
注：内能包括摩擦生热与焦耳热两种形式，高中不考磁能。
动能、弹性势能、重力势能这三种形式能量之和称之为机械能。
当然，上述五种形式的能量，是力学与电磁学常考到的。
选修内容中的机械振动也是具有能量的，还有光子能量，核能等等，这些都不在本文讨论范围内，不过同学们需要知道，光电效应方程与波尔能级方程也都是能量守恒定律的推导。
能量守恒定律的公式E1=E2即，初始态的总能量，等于末态的总能量。
或者说，能量守恒定律，就是说上文提到的五种形式的能量之和是恒定的。
机械能守恒定律与能量守恒定律关系机械能守恒定律是能的转化与守恒定律的特殊形式。
两者大多都是针对系统进行分析的。
（1）在只有重力、弹力做功时，系统对应的只有动能、弹簧弹性势能、重力势能三种形式能量之间的变化。
（2）在有重力、弹簧弹力、静电场力、摩擦力、安培力等等，众多形式的力做功时，系统对应的有动能、弹簧弹性势能、重力势能、电势能、摩擦热、焦耳热等等众多形式的能量变化，而这些能量也是守恒的。
从上述对比中不难看出，机械能守恒是能量守恒的一种特例。
因此，在熟练掌握能的转化与守恒定律内容的基础上，我们可以使用能量守恒来解决机械能守恒的问题。
或者说，能量守恒掌握的非常棒了，我们就可以把机械能守恒忘掉了。
电磁感应的能量转化和守恒
静电力
电荷的电场力 兹力沿导体方向的分力
回路中相当于 有变化磁场的线 做切割磁感线运动的导体
续表
感生电动势
动生电动势
磁 场 变 化 产 生 电 导体运动产生电动势，ΔΦ ΔΦ 产生 动势，ΔΦ 是由于 是由于导体线框本身的面 的原因 磁 场 变 化 而 产 生 积发生变化而产生的，所
的 ， 所 以 ΔΦ ＝ 以 ΔΦ＝B·ΔS ΔB·S
[注意] (1)感生电场是一种涡旋电场，电场线是闭合的。 (2)感生电场的方向可由楞次定律判断。如图所示，当磁 场增强时，产生的感生电场是与磁场方向垂直且阻碍磁场增 强的电场。
(3)感生电场的存在与是否存在闭合电路无关。
磁场变化时会在空间激发感生电场，处在感生电场中的闭 合导体中的自由电荷在电场力的作用下定向运动，产生感应电 流，或者说，导体中产生了感应电动势。由感生电场产生的电 动势叫做感生电动势。
R=4Ω F安
F
B=0.5T
a r=1Ω
问1：ab将如何运动？ ab的最大速度是多少？
先做加速度减小的加速运动，后匀速运动
F＝F安 F安＝BIL E=BLVm
I＝E/(R+r)
F(R r) Vm B2L2 10m / s
（一）导体切割磁感线类
b l =0.4m
例1：若导轨光滑且水平，ab开始 R=4Ω 静止，当受到一个F=0.08N的向右
1、 Q=I2Rt
适用求恒定电流或是正弦交流电产生的热量
2、Q=W克服安培力＝F安S
适用安培力为恒力、纯电阻电路的情况
3、能量守恒定律△E增＝△E减
普遍适用
练习1、如图,两根光滑的金属导轨,平行放置在倾角为θ斜 面上,导轨的左端接有电阻R,导轨自身的电阻忽略不计。斜 面处于匀强磁场中,磁场方向垂直于斜面向上。质量为m,电 阻可不计的金属棒ab,在沿着斜面与棒垂直的恒力作用下沿 导轨匀速上滑,并上升h高度,如图所示。在这过程中 ( ) A．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于零 B．作用于金属棒上的各个力的合力所做的功等于 mgh与电阻R上发出的焦耳热之和 C．恒力F与安培力的合力所做的功等于零 D．恒力F与重力的合力所做的功等于电阻R 上发出的焦耳热
九年级物理能量的转化和守恒
1、酒精的热值是3×107 J/kg ,完
全燃烧
kg的酒精可以放出
2.1×107 J的热量.
若这些热量被100 kg的20 ℃的水完
复习：
1、改变内能的方式有哪些？做功 热传递
做功：
摩擦双手取暖过程中，是 机械能转化 内能。
热传递：
用热水袋取暖过程中，能量从热水袋转移到 手 。
由上述两个例子可知： 能量从一种形式 转化 为另一种形式，或者 从一个物体 转移 到另一个物体，在这些过 程中，能的总量是 不变 的。（选填“变”
或“不变”）。
在一定条件下，为 内 能。 2、电灯发光： 电 能转化为 光 能。 3、柴火燃烧： 化学 能转化为 内 能。 4、水电站的水轮机发电：机械 能转化为电 能
5、壶中的水沸腾时将壶盖顶起
内 能转化为 机械 能。 6、太阳能发电机发电：太阳 能转化为 电 能 7、电风扇转动： 电 能转化为机械 能。
水蒸气的内能转化为 塞子的机械能。
在阳光下能不断摇摆的塑料小花
花盆表面的太阳能 电板在光照下，产 生电流驱动电动机， 使小花左右摆动。
小花摆动过程中 能量转化？
有人说：“利用水库的水发电，再利用 这些电又把水抽回水库，那么发电机和 抽水机就会永远不停的运转下去.”你认 为这可能吗？
能量守恒的相关计算
１．自然界中能量的形式有多种多样， 例如：我们学过的——内能。
电能 核能 太阳能 光能 化学能 机械能（包括动能和势能）
； 欧洲杯直播/
；
可当他快到终点时，才发现机会全错过了。 第三个弟子吸取了前边两个弟子的教训。当走过全程三分之一时，即分出大中小三类；再走三分之一时，验是否正确；等到最后三分之一时，他选择了属于大类中的一个美丽的穗。虽说，这穗不是田里最好最大的一个，但
高中物理：电磁感应知识点归纳
高中物理：电磁感应知识点归纳一、电磁感应的发现1.“电生磁”的发现奥斯特实验的启迪：丹麦物理学家奥斯特发现电流能使小磁针偏转，即电流的磁效应2.“磁生电”的发现(1)电磁感应现象的发现法拉第根据他的实验，将产生感应电流的原因分成五类：①变化的电流；②变化的磁场；③运动中的恒定电流；④运动中的磁铁；⑤运动中的导线。
(2)电磁感应的发现使人们找到了“磁生电”的条件，开辟了人类的电气化时代。
二、感应电流产生的条件1. 探究实验实验一：导体在磁场中做切割磁感线的运动实验二：通过闭合回路的磁场发生变化2. 感应电流产生的条件：穿过闭合电路的磁通量发生变化时，这个闭合电路中就有感应电流产生三、感应电动势1. 定义：由电磁感应产生的电动势，叫感应电动势。
产生电动势的那部分导体相当于电源。
2. 产生条件：只要穿过电路的磁通量发生变化，无论电路是否闭合，电路中都会有感应电动势。
3. 方向判断：在内电路中，感应电动势的方向是由电源的负极指向电源的正极，跟内电路中的电流的方向一致。
产生感应电动势的那部分导体相当于电源。
【关键一点】感应电流的产生需要电路闭合，而感应电动势的产生电路不一定需要闭合四、法拉第电磁感应定律1. 定律内容：感应电动势的大小，跟穿过这个电路的磁通量的变化率成正比。
2. 表达式：说明：①式中N为线圈匝数，是磁通量的变化率，注意它与磁通量以及磁通量的变化量的区别。
②E与无关，成正比③在图像中为斜率，所以斜率的意义为感应电动势五、导体切割磁感线时产生的电动势公式中的l为有效切割长度，即导体与v垂直的方向上的投影长度．图中有效长度分别为：甲图：l＝cdsin β(容易错算成l＝absin β)．乙图：沿v1方向运动时，l＝MN；沿v2方向运动时，l＝0.丙图：沿v1方向运动时，沿v2方向运动时，l＝0；沿v3方向运动时，l＝R.六、右手定则1. 内容：将右手手掌伸平，使大拇指与其余并拢的四指垂直，并与手掌在同一平面内，让磁感线从手心穿入，大拇指指向导体运动方向，这时四指的指向就是感应电流的方向，也就是感应电动势的方向2. 适用情况：导体切割磁感线产生感应电流七、楞次定律1.内容：感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。
能量转化与能量守恒
能量转化与能量守恒能量是指物体具有的做功的能力或产生热的能力。
能量转化与能量守恒原理是物理学中一条重要的基本定律，它描述了能量在不同形式之间的相互转换以及总能量量值的恒定不变性。
一、能量的转化在自然界中，能量可以相互转化，常见的能量转化形式包括以下几种：1. 动能与势能的转化：动能是物体运动过程中所具有的能量，而势能则是物体由于所在的位置或状态而具有的能量。
例如，一个自由下落的物体，在下落过程中动能逐渐增加，同时势能逐渐减小；而当物体到达地面时，动能完全转化为地面的热能。
2. 热能与机械能的转化：热能是物体分子间运动的能量，而机械能则是物体由于运动所具有的能量。
例如，蒸汽机通过燃烧煤炭产生的热能转化为机械能，推动机械设备的运转。
3. 光能与化学能的转化：光能是由太阳辐射而来的能量，而化学能是物质内部由化学键结构所具有的能量。
例如，植物通过光合作用将太阳能转化为化学能，并储存在植物体内。
4. 电能与其他形式能量的转化：电能是电荷在电场中所具有的能量，可以通过电磁感应、电化学反应等方式转化为其他形式的能量，如机械能、热能等。
二、能量守恒定律能量守恒定律是物理学中的一项基本定律，它指出了在一个封闭系统中，能量的总量是守恒的。
根据能量守恒定律，物体所具有的各种形式的能量可以相互转化，但其总量不变。
即使能量在转化过程中发生转移或变化，总能量仍将保持恒定。
能量守恒定律可以用一个简单的公式来表示：能量的初始量 = 能量的最终量。
这个公式形象地表达了能量在转化过程中的守恒性质。
例如，一个摆锤开始时具有一定的势能，当摆锤下落并达到最低点时，势能完全转化为动能。
根据能量守恒定律，这个动能的量应该等于摆锤的初始势能量。
能量守恒定律在自然界中有着广泛的应用，不仅可以解释各种物理现象，还可以用于解释少量能量转化对系统产生的微小影响。
总结起来，能量转化与能量守恒是物理学中重要的概念与原理。
在自然界的各种能量转化过程中，能量的形式可能发生改变，但总能量的量值始终保持不变。
高考物理复习：电磁感应中的动力学与能量问题
为h。初始时刻,磁场的下边缘和线框上边缘的高度差为2h,将重物从静止
开始释放,线框上边缘刚进磁场时,恰好做匀速直线运动,滑轮质量、摩擦
阻力均不计。下列说法正确的是(ABD)
A.线框进入磁场时的速度为 2ℎ
2
2
B.线框的电阻为2
2ℎ
C.线框通过磁场的过程中产生的热量 Q=2mgh
D.线框通过磁场的过程中产生的热量 Q=4mgh
热量等于系统重力势能的减少量,即 Q=3mg×2h-mg×2h=4mgh,C 错误, D 正
确。
能力形成点3
整合构建
电磁感应中的动量综合问题——规范训练
电磁感应中的有些题目可以从动量角度着手,运用动量定理或动量守恒
定律解决。
(1)应用动量定理可以由动量变化来求解变力的冲量。如在导体棒做非
匀变速运动的问题中,应用动量定理可以解决牛顿运动定律不易解答的问
解析:(1)由ab、cd棒被平行于斜面的导线相连,故ab、cd速度大小总是相
等,cd也做匀速直线运动。设导线的拉力的大小为FT,右斜面对ab棒的支持
力的大小为FN1,作用在ab棒上的安培力的大小为F,左斜面对cd棒的支持力
大小为FN2,对于ab棒,受力分析如图甲所示。
由力的平衡条件得2mgsin θ=μFN1+FT+F ①
电动势,该导体或回路就相当于电源。
(2)分析清楚有哪些力做功,就可以知道有哪些形式的能量发生了相互转化。
(3)根据能量守恒列方程求解。
训练突破
2.(多选)如图所示,质量为3m的重物与一质量为m的线框用一根绝缘细线
连接起来,挂在两个高度相同的定滑轮上。已知线框的横边边长为l,水平
方向匀强磁场的磁感应强度为B,磁场上下边界的距离、线框竖直边长均
电磁场的守恒定律和能量流动
电磁场的守恒定律和能量流动电磁场是我们生活中随处可见的一种物理现象。
它包括电场和磁场两个部分，它们相互作用，共同构成了电磁波的传播媒介。
在电磁场中，存在着一种重要的物理规律，即守恒定律。
守恒定律告诉我们，电磁场中的能量是如何流动和守恒的。
首先，我们来看电磁场的守恒定律。
电磁场的守恒定律是指在一个封闭系统中，电磁场的总能量是守恒的。
这意味着能量既不能被创造，也不能被销毁，只能在不同形式之间转化。
在电磁场中，能量主要以电磁波的形式传播。
当电磁波通过空间传播时，它们会携带着能量。
这个能量可以被吸收或者辐射出来，但总的能量保持不变。
其次，我们来探讨电磁场中能量的流动。
在电磁场中，能量的流动是通过电磁波的传播实现的。
电磁波是由电场和磁场相互耦合而成的，它们通过相互作用而传递能量。
当电磁波经过物质介质时，会与物质相互作用，从而导致能量的吸收或者散射。
这种能量的传递可以形象地比喻为水波在水面上的传播，当水波传播到一个障碍物时，会发生反射、折射和透射等现象。
在电磁场中，能量的流动还受到能量密度的影响。
能量密度是指单位体积或者单位面积内的能量。
在电磁场中，能量密度与电场强度和磁场强度有关。
根据麦克斯韦方程组，能量密度与电场强度的平方成正比，与磁场强度的平方成正比。
这意味着电磁场中能量的分布是不均匀的，能量密度高的地方能量流动比较快，而能量密度低的地方能量流动比较慢。
除了能量的流动，电磁场还存在着能量的储存。
在电磁场中，能量可以以电场能和磁场能的形式储存。
电场能是指电荷在电场中具有的能量，它与电荷的位置和电场的强度有关。
磁场能是指磁场中具有的能量，它与电流的大小和磁场的强度有关。
当电磁场中存在电荷和电流时，能量会在电场和磁场之间相互转换。
这种能量的转换可以通过电磁感应和电磁辐射等现象实现。
总结起来，电磁场的守恒定律告诉我们电磁场中的能量是如何流动和守恒的。
能量以电磁波的形式在空间中传播，它们通过电场和磁场的相互作用而传递能量。
电磁感应中的能量转化与守恒
2、解决电磁感应现象与力的结合问题的方法 (1) 平衡问题：动态分析过程中，抓住受力与运 动相互制约的特点，分析导体是怎样从初态过 渡到平衡状态的，再从受力方面列出平衡方程， 解决问题； (2)非平衡类：抓住导体在某个时刻的受力情况， 利用顿第二定律解决问题；
例题5
圆形导体环用一根轻质细杆悬挂在 O 点，导体环 可以在竖直平面内来回摆动，空气阻力和摩擦力 均可忽略不计．在图所示的正方形区域，有匀强 磁场垂直纸面向里．下列说法正确的是( BD ) A．此摆开始进入磁场前机械能不守恒 B．导体环进入磁场和离开磁场时，环中感应电流 的方向肯定相反 C．导体环通过最低位置时， 环中感应电流最大 D．最后此摆在匀强磁场中 振动时，机械能守恒
电磁感应中的综合应用
3、解决电磁感应现象与能量的结合问题的方法 要注意分析电路中进行了那些能量转化 , 守恒关系是什么,从功和能的关系入手,列出表 示能量转化关系的方程;
二、反电动势 相反 在电磁感应电路与电流方向 ________ 的电动 反电动势 此时总电动势等于电源电动势和 势叫做__________. 之差 ． 反电动势______ 由于杆 ab 切割磁感线运动，因而产生感应电动 势 E´，根据右手定则，在杆 ab 上感应电动势 E´的方 向是从b到a，同电路中的电流方向相反，在电路中与 电流方向相反的电动势叫做反电动势，杆ab中的感应 电动势 E´就是反电动势，这时总电动势等于电池电 动势和反电动势之差.
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 电能 磁场能 → 是 一 个 间 接 的 转 移 : ________ → ________ 电能 ,实质上还是能量的转化． ________
1.5电磁感应中的能量转化与守恒(科教版)
机械能的变化
系统内能的变化 电势能变化 电能变化
W电场力 EP
W E
电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程。
ＮБайду номын сангаас
R
B均匀 增大
切割
Ｓ
R
机械能
电能
磁场能
电能
导体切割磁感线类
b l =0.4m
F
例1：若导轨光滑且水平，ab开始 R =4Ω F安 B=0.5T 静止，当受到一个F=0.08N的向右 a 恒力的作用，则： r=1Ω
热能
W电流
W克服安
电能
其它 形式 能量
WF-W克服安
动能
小结1：
在导体切割磁感线产生电磁感应现象，我们 用外力克服安培力做功来量度有多少其它形 式的能量转化为电能。
表达式： W克服安=△E电 P克服安=P电
例2：如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计 的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成θ=37o 角下 端连接阻值为R的电阻，匀强磁场方向与导轨平面垂直，质 量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与导轨垂 直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25。 （1）求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小； （2）当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为 8W，求该速度的大小； （3）在上问中，若R=2Ω，金属棒中的电流方向由a到b， 求磁感应强度的大小和方向。（g=10m/s2,sin37o =0.6, cos37o =0.8）
（3）根据P=I2R及I=BLV/R解得B=0.4T，用右手定则判断 磁场方向垂直导轨平面上。
1.5电磁感应中的能量 转化与守恒用
做功的过程与能量变化密切相关
能量守恒原理
能量守恒原理
能量守恒原理是物理学中的一个基本概念，它指出在一个封闭系统中，能量不会被创造或者消灭，只会从一种形式转化为另一种形式。
这个原理在自然界中无处不在，无论是在机械运动、热力学、电磁学还是核能领域，都有着重要的应用。
首先，我们来看看能量守恒原理在机械运动中的应用。
在一个封闭系统中，机械能的总量始终保持不变。
例如，当一个物体从高处下落时，它的重力势能逐渐转化为动能，但总能量保持不变。
这个原理也适用于摩擦、弹簧等其他形式的能量转化，这些转化过程都符合能量守恒原理。
其次，能量守恒原理在热力学中也有着重要的应用。
根据能量守恒原理，热量是一种能量形式，它可以从一个物体传递到另一个物体，但总热能量在传递过程中保持不变。
这就是热力学中的热传递定律，它是基于能量守恒原理的。
另外，电磁学中的能量守恒原理也是非常重要的。
在电路中，电能可以转化为热能、光能等其他形式的能量，但总能量保持不变。
这个原理也适用于电磁波的传播、电磁感应等现象，它们都遵循能量守恒原理。
最后，能量守恒原理在核能领域也有着重要的应用。
核能的转化过程中，总能量也是保持不变的。
核能的转化不仅可以产生巨大的能量，也是基于能量守恒原理的。
综上所述，能量守恒原理是自然界中普遍存在的一个基本原理，它在各个领域都有着重要的应用。
通过理解和应用能量守恒原理，我们可以更好地认识自然界的运行规律，也可以更好地利用能量资源，促进人类社会的可持续发展。
希望大家能够加深对能量守恒原理的理解，进一步探索其在各个领域中的应用，为人类文明的进步贡献自己的力量。
法拉第电磁感应定律专题4--能量
法拉第电磁感应定律专题（四）------电磁感应中的动力学与能量问题目标：1．会分析电磁感应现象中受力和运动情况，掌握电磁感应现象与力学的综合应用问题的处理方法．2．掌握电磁感应现象中能量转化关系，会计算与能量相关的问题．知识梳理：一、感应电流在磁场中所受的安培力1．安培力的大小：由感应电动势和安培力公式得F＝2．安培力的方向判断(1)右手定则和左手定则相结合：先用右手定则确定方向，再用定则判断感应电流所受安培力方向．(2)用楞次定律判断：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相反．3．分析导体受力情况时，应为包含安培力在内的全面受力分析．4．根据平衡条件或牛顿第二定律列方程．二、电磁感应中的能量转化与守恒1．能量转化的实质：电磁感应现象的能量转化实质是之间的转化．2．能量的转化：感应电流在磁场中受安培力，外力克服，将其他形式的能转化为，电流做功再将转化为．3．热量的计算：电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为Q＝ .考点分析：一.电磁感应中的动力学问题1．受力情况、运动情况的分析(1)导体切割磁感线运动产生感应电动势，在闭合电路中产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力，安培力将导体运动．(2)安培力一般是变力，导体切割磁感线运动的加速度发生变化，当加速度为零时，达到稳定状态，最后做匀速直线运动．2．解题步骤(1)用法拉第电磁感应定律和楞次定律、右手定则确定感应电动势的大小和方向．(2)应用闭合电路欧姆定律求出电路中的感应电流的大小．(3)分析研究导体受力情况，特别要注意安培力方向的确定．(4)列出动力学方程或平衡方程求解．3．电磁感应中的动力学临界问题(1)解决这类问题的关键是通过运动状态的分析，寻找过程中的临界状态，如速度、加速度取最大值或最小值的条件． (2)基本思路是：例1：如图所示，竖直放置的U 形导轨宽为L ，上端串有电阻R （其余导体部分的电阻都忽略不计）。
磁感应强度为B 的匀强磁场方向垂直于纸面向外。
电磁感应中的能量转化与守恒
电磁感应中的能量转化与守恒能的转化与守恒定律，是自然界的普遍规律，也是物理学的重要规律。
电磁感应中的能量转化与守恒问题，是高中物理的综合问题，也是高考的热点、重点和难点。
在电磁感应现象中，外力克服安培力做功，消耗机械能，产生电能，产生的电能是从机械能转化而来的；当电路闭合时，感应电流做功，消耗了电能，转化为其它形式的能，如在纯电阻电路中电能全部转化为电阻的内能，即放出焦耳热，在整个过程中，总能量守恒。
在与电磁感应有关的能量转化与守恒的题目中，要明确什么力做功与什么能的转化的关系，它们是：合力做功=动能的改变；重力做功=重力势能的改变；重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加；弹力做功=弹性势能的改变；弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加；电场力做功=电势能的改变；电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加；安培力做功=电能的改变，安培力做正功，电能转化为其它形式的能；安培力做负功(即克服安培力做功)，其它形式的能转化为电能。
以2005年高考题为例，说明与电磁感应有关的能量转化与守恒问题的解法。
例1如图1所示，两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同一水平面，导轨上横放着两根相同的导体棒ab、cd与导轨构成矩形回路。
导体棒的两端连接着处于压缩状态的两根轻质弹簧，两棒的中间用细线绑住，它们的电阻均为R，回路上其余部分的电阻不计。
在导轨平面内两导轨间有一竖直向下的匀强磁场。
开始时，导体棒处于静止状态。
剪断细线后，导体棒在运动过程中( )A．回路中有感应电动势B．两根导体棒所受安培力的方向相同C．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能守恒D．两根导体棒和弹簧构成的系统动量守恒，机械能不守恒解析：因回路中的磁通量发生变化(因面积增大，磁通量增大)所以有感应电动势；据楞次定律判断，感生电流的方向是a，用左手定则判断ab受安培力向左，dc受安培力向右；因平行金属导轨光滑，所以两根导体棒和弹簧构成的系统受合外力为零(重力与支持力平衡)，所以动量守恒，但一部分机械能转化为电能，所以机械能不守恒，因此本题选A、D。
电磁感应中的能量转化与守恒
R=4Ω a
F B=0.5T
场内，已知ab棒在水平恒力F=0.1N
r =1Ω
的作用下向右匀速运动，ab棒电阻r=1Ω ，R=4Ω ，其余内阻不计。
• 求：（1）ab棒匀速运动的速度为多大？
（2）ab棒匀速运动时，电路中的总电功率是多少？
ab棒克服安培力做功的功率是多少？
外力的功率是多少？能量如何转化？
做多少功，就产生多少电能.
(3)列有关能量的关系式.
①有摩擦力做功，必有内能产生； ②有重力做功，重力势能必然发生变化； ③克服安培力做功，必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做
多少功，就产生多少电能 （3）列有关能量的关系式
电磁感应中的能量转化
变式训练
如图所示，足够长的光滑金属框竖直放置，框宽L＝0.5 m，框的电阻不计，匀强 磁场的磁感应强度B＝1T，方向与框面垂直，金属棒MN的质量为100g，电阻为1Ω ， 现让MN无初速的释放并与框保持接触良好的竖直下落，从释放到达到最大速度的 过程中通过棒某一截面的电荷量2C，(g＝10 m/s2)求:
做功的功率是多少？外力 的功率是多少？能量如何转化？
总电功率 P克服安培力做功功率PA=FAv=0.8w
外力的功率 P外=Fv=1W 其他形式的能
W克服安
>P总 摩擦热
电能
R=4Ω
F
B=0.5T a r=1Ω
W电流
焦耳热
知识储备
做功的过程与能量转化之间的关系
内能的变化
定量关系
WG=-△EP W合=△EK
Q=f·X相对
电能的变化
电磁感应中的能量转化
课本例题探究 • 如图所示，设运动的导体ab的长为L，水平向右速度为v，匀强磁场的磁感强度
电磁感应中的能量转化
电磁感应中的能量转化电磁感应是电磁学中的一项基本原理，它描述了当导线或线圈中的磁通量发生变化时，会在导线中产生电流。
而在电磁感应的过程中，能量会从磁场转化为电场和电流。
本文将探讨电磁感应中的能量转化及其应用。
一、电动势的产生与能量转化根据法拉第电磁感应定律，当闭合回路中的磁通量发生变化时，会在回路中产生电动势。
电动势的产生导致了电子在回路中运动，从而产生了电流。
在电流的产生过程中，磁场中的能量被转化为了电场和动能。
二、感应电动势的大小与方向感应电动势的大小与磁通量的变化率有关，符合以下公式：ε = -dΦ/dt。
其中，ε表示感应电动势的大小，Φ表示磁通量，t表示时间。
根据该公式可以得知，感应电动势与磁通量的变化率成正比。
感应电动势的方向遵循楞次定律，根据楞次定律可得：感应电动势的方向总是与产生它的磁场变化趋势相反，从而保持能量守恒。
三、电磁感应的应用1. 发电机发电机是电磁感应最常见的应用之一。
通过将导线绕制成线圈，并放置在磁场中，当线圈旋转或磁场发生变化时，线圈内部会产生感应电动势，从而驱动电流的产生。
发电机将机械能转化为了电能，广泛应用于发电站、汽车发电系统等领域。
2. 变压器变压器也是电磁感应的一种应用。
变压器由一个或多个圈数不同的线圈组成，它利用电磁感应将交流电能从一个线圈传输到另一个线圈。
在变压器中，交流电流在一侧线圈产生磁场，该磁场通过铁芯作用于另一侧的线圈，从而在其内部产生感应电动势。
变压器实现了电能的变压和传输，广泛应用于能源输送、电力系统中。
3. 电感耦合无线传输电感耦合无线传输是一种将电能通过电磁感应无线传输的技术。
它利用共振线圈之间的电磁耦合，在发射线圈中通过交流电流产生磁场，而接收线圈则通过感应电动势将磁场转化为电能。
电感耦合无线传输在无线充电、电子设备之间的数据传输等领域都有广泛应用。
四、电磁感应中的能量损耗在电磁感应过程中，存在能量损耗，主要来自于导线的电阻效应、磁场的散失以及涡流损耗。
电磁感应中的能量转化与守恒
B 2 L2Vm FR 匀速时：F ,Vm 2 2 R B L
.能量分析
1 2 Q热 Fx mV m 2
3、单杆电源
4、单杆电容
四、电磁感应中线框模型动态分析 解决此类问题的三种思路： 1．运动分析：分析线圈进磁场时安培力与动力的大 小关系，判断其运动性质。 2．过程分析：分阶段(进磁场前、进入过程、在磁场 内、出磁场过程)分析。 3．功能关系分析：必要时利用功能关系列方程求解。
C
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方式
1、如果电磁感应现象是由于磁场的变化 而引起的，则在这个过程中，磁场能转化 为电能。若电路是纯电阻电路，这些电能 将全部转化为内能。 2、在导线切割磁感线运动而产生感应电 流时，通过克服安培力做功，把机械能或 其他形式的能转化为电能。克服安培力做 多少功，就产生多少电能。若电路是纯电 阻电路，这些电能也将全部转化为内能。
二、电磁感应现象中能量转化的途径
1、安培力做正功， 电能转化为其他形式能 2、外力克服安培力做功， 即安培力做负功， 其他形式的能转化为电能
三、电磁感应中杆模型动态分析
.速度图像分析 1、电阻单杆初速度
.运动情况分析
加速度不断减小的减速运 动，最后静止。
.能量分析
1 Q热 mV 02 2
2、电阻单杆恒力
电磁感应中的能量守恒规律
电磁感应中的能量守恒规律电磁感应中的能量守恒规律电磁感应是指在磁场变化或者电路中有电流变化时，会在导体中产生感应电动势，并引发电流的现象。
电磁感应广泛应用于发电机、变压器、电动机等电器设备中，是现代电力工业的重要基础。
在电磁感应中，能量守恒规律起着至关重要的作用。
根据能量守恒，能量既不能被创造也不能被消灭，只能转化形式或者从一个物体传递到另一个物体。
在电磁感应中，能量也遵循这一规律。
当磁场的变化引起导体中的感应电动势时，能量从磁场传递到导体中。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁场的变化率成正比。
如果磁场的变化速度增大，感应电动势也会增大，从而导致更大的能量传递到导体中。
同样地，如果磁场的变化速度减小，感应电动势也会减小，能量的传递则相应减少。
在电磁感应中，导体中的电流流动导致能量的转化和传递。
感应电动势引发电流的产生，从而导致导体中的电子在导线中流动。
这些流动的电子会产生热能，使导体发热。
因此，能量从磁场转化为电流能量，然后转化为热能。
另外，根据洛伦兹力的作用，当导体中的电流通过磁场时，会受到力的作用。
这个力会对导体做功，将其中的电能转化为机械能。
这就是电动机的工作原理，将电能转化为机械能，实现机械运动。
通过以上分析可以得出结论，电磁感应中的能量守恒规律是非常重要的。
在电磁感应过程中，能量从磁场转化为电能或机械能，实现能量的传递和转化。
同时，也会有部分能量转化为热能，造成能量的损失。
因此，在电磁感应的实际应用中，我们需要尽可能减少能量的损失，提高能量的利用效率。
总之，电磁感应中的能量守恒规律是能量不能被创造或消灭，只能转化或传递的基本定律。
了解和应用这一规律，可以帮助我们更好地理解电磁感应现象，并在实际应用中提高能量利用效率。
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教材P20
练习与评价 第4题
4. 为什么说楞次定律是能量守恒定律在电磁感应 中的表现？
练习册 P13
例2
变式2：如图1-4-11所示，足够长的U型光滑金属导轨平 面与水平面成θ角(0<θ<900)，其中MN与PQ平行且间距 为L，导轨平面与磁感应强度为B的匀强磁场垂直，导轨 电阻不计，金属棒ab由静止开始沿导轨下滑，并与两导 轨始终保持垂直且良好接触，ab棒接入电路的电阻为R， 当流过ab棒某一横截面的电量为q时，棒的速度大小为V， 则金属棒ab在这一过程中（ ） A、运动的平均速度大小为V/2 B、下滑的位移大小为qR/BL C、产生的焦耳热为qBLV D、受到的最大安培力大小为B2L2Vsin θ/R
.综合应用问题:二次感应
如图示装置中，cd杆原来静止。当ab 杆 做如下那些运动时，cd杆将向右移动？ BD A.向右匀速运动 B.向右加速运动 C.向左加速运动 D.向导线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，探究为了保护导线做匀速运动，外力 所做的功W外和感应电流的电功W电的关系。
结论：在电磁感应中， 无论导体是匀速运动还是 非匀速运动，克服安培力 做了多少功，就有多少电 能产生，即W克=E电。
教材P18
F外
例题2：在倾角θ=300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 L=0.1m，两者的底端a和b用R=0.04Ω的电阻相连， 如图1-5-2所示，在导轨上垂直于导轨放有一根 金属杆cd，其质量m=0.005kg，今垂直于斜面加 一匀强磁场B，当金属杆以V=10m/s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；
教材P20
练习与评价 第1题
1. 如图1-5-3所示，把一个闭合线圈放在蹄形磁 体的两极之间，蹄形磁体和闭合线圈都可以绕PQ 轴转动，当转动蹄形磁体时，线圈也跟着转动起 来，解释这种现象，并说明线圈转动的能量从何 而来。
教材P20
练习与评价 第2题
2. 如图1-5-4所示，电阻为R的矩形导线框abcd， 边长ab=h，ad=L，质量为m，此线框从某一高度处 自由落下，通过一匀强磁场，磁场方向垂直纸面 向内，磁场区域的宽度为h，若线框恰好以恒定速 度通过磁场，线框中产生的焦耳热等于多少？ （不计空气阻力）
教材P19
例2：如图所示，倾角为θ的平行金属导轨宽为L， 导轨的电阻不计，底端与阻值为R的定值电阻相 连，磁感应强度为B的匀强磁场垂直穿过导轨平 面，有一质量为m、电阻为R的导体棒ab从位置以 初速度V沿斜面向上运动，最远到达a`b`的位置， 滑行的距离为S，已知导体棒与导轨之间的动摩 擦因数为μ，则： A、上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B2L2V/R B、上滑过程中安培力、滑动摩擦力对导体棒做的 总功为mV2/2 C、上滑过程中电流做功产生的热量为mV2/2mgs(sin θ + μcos θ) D、上滑过程中导体棒损失的机械能为mV2/2-mgs sin θ