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。
能量的基本概念
能量的基本概念能量是自然界中一个非常重要的概念，它影响着物质的运动和变化。
在物理学中，能量定义为物体或系统进行工作所能具备的能力。
能量不仅存在于各种物质中，也存在于各种自然现象中。
本文将介绍能量的基本概念，包括能量的种类、能量转换和能量守恒定律的应用。
一、能量的种类1. 动能：动能是物体由于运动而具有的能量。
动能的大小取决于物体的质量和速度。
动能可以用公式K = 1/2mv²表示，其中m为物体的质量，v为物体的速度。
例如，一个运动着的车辆具有较大的动能，而一个静止不动的物体则没有动能。
2. 电能：电能是由电荷的存在引起的能量。
当电荷在电场中移动时，就会具有电能。
电能可以通过电流驱动电子设备，并进行各种形式的工作。
在家庭中使用的电力就是通过将电能转化为其他形式的能量，如热能和光能，从而满足人们的需求。
3. 热能：热能是物体的内部能量，与其分子和原子的热运动相关。
温度越高，分子运动越剧烈，热能也就越大。
热能可以转化为其他形式的能量，例如热能可以转化为机械能，从而驱动蒸汽机运行。
4. 光能：光能是由于物体辐射出的电磁波而具有的能量。
太阳光是一种很好的例子，它通过辐射能量到地球上，提供了光和热。
光能可以通过光电效应转化为电能，也可以用于照明和光化学反应等。
5. 化学能：化学能是物质在化学反应中储存的能量。
当化学反应发生时，化学键的形成和断裂会导致物质的能量发生变化。
例如，食物中的化学能可以转化为身体所需的能量，使人体保持正常的生命活动。
二、能量转换能量在物质和自然现象中可以相互转换。
这种能量的转换可以通过不同的过程来实现：1. 能量转化：能量可以从一种形式转化为另一种形式。
例如，太阳光照射到光伏电池上时，光能被转化为电能。
同样地，燃烧木材时，化学能被转化为热能。
2. 能量传递：能量可以在物体之间传递，但不改变其形式。
例如，当我们用手触摸一个温暖的物体时，热能从物体传递到我们的手中。
同样地，功率线圈通过电磁感应将能量从一个电路传递到另一个电路中。
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。
电磁感应与守恒定律
电磁感应与守恒定律电磁感应与守恒定律是电磁学中两个重要的基本概念和原则。
电磁感应是指由于磁场的变化而在导体中产生电流的现象，而守恒定律则是指能量、动量和电荷守恒的基本原则。
本文将详细讨论电磁感应和守恒定律的相关内容，以及它们在物理学中的重要性。
一、电磁感应电磁感应是指通过磁场的变化而在导体中产生电流的现象。
当导体处于磁场中时，如果磁场的磁感应强度发生变化，就会在导体中感应出电动势，从而产生电流。
这一现象由法拉第发现并总结为法拉第感应定律，即法拉第电磁感应定律。
根据法拉第电磁感应定律，感应电动势的大小与磁感应强度的变化率成正比。
当磁场的磁感应强度发生变化时，感应电动势的方向由法拉第右手规则确定。
如果导体是闭合回路，感应电动势将驱动电荷在导体中产生电流，这被称为感应电流。
电磁感应广泛应用于发电机、变压器等电磁设备中。
在发电机中，通过转动磁场和线圈之间的相互作用，将机械能转化为电能；在变压器中，利用电磁感应原理实现电压的升降变换。
二、守恒定律守恒定律是物理学中的基本原则，包括能量守恒定律、动量守恒定律和电荷守恒定律。
这些定律表明在物理系统中，相应的物理量在一个封闭系统中的总量是守恒的。
能量守恒定律指出，在一个封闭系统内，系统的能量总量是恒定的，能量只能从一种形式转化为另一种形式，而不能被创造或消失。
例如，当一个物体从较高的位置下落时，它的重力势能会转化为动能，但总能量保持不变。
动量守恒定律指出，在一个封闭系统中，总动量保持不变。
当系统内的物体相互作用产生力时，物体的动量可以相互转移，但总动量不变。
例如，当两个物体碰撞时，它们的动量可能会发生改变，但两个物体的动量总和保持不变。
电荷守恒定律指出，在一个封闭系统中，总电荷保持不变。
在物理过程中，电荷可以从一个物体转移到另一个物体，但总电荷量守恒。
这就解释了为什么电荷不能被创造或消失。
三、电磁感应与守恒定律的关系电磁感应和守恒定律是相辅相成的。
法拉第电磁感应定律实质上是能量守恒定律和电荷守恒定律的应用。
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． ________
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。
电磁感应定律介绍
电磁感应定律介绍电磁感应定律是电磁学中的基本原理，描述了电磁场中发生电磁感应现象的规律。
它由法拉第电磁感应定律和楞次定律组成，是理解电磁感应现象和应用电磁感应的基础。
一、法拉第电磁感应定律法拉第电磁感应定律描述了磁场变化产生的感应电动势。
根据该定律，当磁场的磁通量发生变化时，会在电路中产生感应电动势。
具体而言，法拉第电磁感应定律可以用以下公式表示：ε = -dΦ/dt其中，ε表示感应电动势，dΦ/dt表示磁通量Φ随时间的变化率。
负号表示感应电动势的方向和变化率方向相反。
法拉第电磁感应定律中的负号是由楞次定律所决定。
楞次定律说明，感应电动势产生的方向总是阻碍磁场变化所产生的原因。
这一定律可以用以下方式表示：产生感应电流的电路中的感应电动势方向总是使得该电路自身产生的磁场与外部磁场产生的磁场变化相反。
二、楞次定律楞次定律描述了由电磁感应引起的感应电流产生的规律。
根据楞次定律，当导体中的磁通量发生变化时，会在导体内部产生感应电流。
具体而言，楞次定律可以用以下公式表示：ε = -dφ/dt其中，ε表示感应电动势，dφ/dt表示磁通量φ随时间的变化率。
根据楞次定律，感应电流的方向总是使得由该电流产生的磁场与磁通量变化的原因产生的磁场相反。
这一定律保证了能量守恒，即磁场中的能量会转化为感应电流的能量。
三、电磁感应的应用电磁感应定律在实际应用中具有广泛的用途。
以下列举几个例子：1. 电动发电机：电动发电机利用电磁感应原理将机械能转化为电能，实现了能量的转换和传输。
2. 变压器：变压器利用电磁感应定律实现了电能的高效传输和变压。
3. 传感器：各种传感器利用电磁感应原理检测和测量物理量，如温度、压力、位置等。
4. 电磁炉：电磁炉利用电磁感应加热原理，将电能转化为热能，实现了高效的加热效果。
以上仅是一些电磁感应定律的应用示例，实际上电磁感应在各个领域都有着重要的应用，包括通信、交通、医疗等。
总结：电磁感应定律是电磁学中的基本原理，描述了磁场变化和导体中的感应电流之间的关系。
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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例题2：如图所示，光滑水平放置
M
B
E
Nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
的足够长平行导轨MN、PQ的间距
为L，导轨MN、PQ电阻不计。电
E， r
源的电动势E，内阻r，金属杆EF
L
E反
F安
其有效电阻为R，整个装置处于竖 P
FR
Q
直向上的匀强磁场中，磁感应强度
B，现在闭合开关。
问题1：金属杆EF将如何运动？最终速度多大？
先做加速度减小的加速运动，后匀速运动。
能
W外-W安=ΔEK
W安=E电
（2）导体做匀速运动过程中：
导体做匀速移动时，外力等于安培力动，能所以定外理力移动导
体所做的功，全部用于克服安培力做功，能量全部转化为感应 电流的电能。
W外=W安
W安=E电
2、消耗电能过程：（负载） 电磁感应现象中生成的电能在闭合回路 中又会通过负载消耗，生成其他形式的能
根质量是0.1kg，电阻0.1Ω的金属杆可沿框架无摩擦地
滑动.框架下部有一垂直框架平面的匀强磁场，磁感应
强度是0.1T，金属杆MN自磁场边界上方0.8m处由静
止释放(如图).求：
(1)金属杆刚进入磁场时的感应电动势；
(2)金属杆刚进入磁场时的加速度；
M
N
(3)金属杆运动的最大速度及此时
的能量转化情况.
解：(1) E=BLv=0.4V I=E/R=4A
Ba
L
因为外电阻等于0，所以U=0
b
(2) 达到最大速度时， BIm L=mgsin30 °
Im=mgsin30 °/ BL = 1/0.2 = 5A
30°
N
F
Pm=Im 2R=25×0.1=2.5W
mg
例题7:如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电
能量守恒
（一）导体切割磁感线类
例题2：如图所示，光滑水平放置
M
B
E
N
的足够长平行导轨MN、PQ的间距 为L，导轨MN、PQ电阻不计。电
E， r
源的电动势E，内阻r，金属杆EF
L
E反
F安
其有效电阻为R，整个装置处于竖 P
FR
Q
直向上的匀强磁场中，磁感应强度
B，现在闭合开关。
问题3：能量是如何转化的？如何用做功量度能量的变化？
由牛顿第二定律得： F-BIL=ma
于是水平力为： F BIL ma B02 L2 at ma Rr
例4. 在磁感应强度为B的水平均强磁场中，竖直放置一个冂 形金属框ABCD，框面垂直于磁场，宽度BC＝L ，质量m的金 属杆PQ用光滑金属套连接在框架AB和CD上如图.金属杆PQ电 阻为R，当杆自静止开始沿框架下滑时： (1)开始下滑的加速度为 多少? (2)框内感应电流的方向怎样？ (3)金属杆下滑的最大速度是多少? (4)从开始下滑到达到最大速度过程中重力势能转化为什么能量
分析: 开始PQ受力为mg, 所以 a=g
B
C
PQ向下加速运动,产生感应电流,方向顺时针,
F
受到向上的磁场力F作用。
达最大速度时, F=BIL=B2 L2 vm /R =mg
∴vm=mgR / B2 L2
由能量守恒定律,重力做功减小的重力势能 转化为使PQ加速增大的动能和热能
P
Q
I
mg
A
D
例5. 竖直放置冂形金属框架，宽1m，足够长，一
答案:(1) v 2gh 4m / s E=BLv=0.4V;
(2) I=E/R=4A F=BIL=0.4N a=(mg-F)/m=6m/s2;
(3) F=BIL=B2 L2 vm /R =mg vm=mgR / B2 L2 =10m/s,
此时金属杆重力势能的减少转化为杆的电阻释放的热量
例6. 倾角为30°的斜面上，有一导体框架，宽为1m ，不计电阻，垂直斜面的匀强磁场磁感应强度为0.2T， 置于框架上的金属杆ab，质量0.2kg，电阻0.1Ω，如图所 示.不计摩擦，当金属杆ab由静止下滑时，求： (1)当杆的速度达到2m/s时，ab两端的电压； (2)回路中的最大电流和功率.
W电流-W安
热能
电 能
W安
动能
求焦耳热的一般方法：
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(普遍使用)
（二）磁场变化引起的电磁感应
麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场。 均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场； 非均匀变化的磁场在周围产生变化的电场。
I感 E
F
+
B感
B均匀 增大
I感 E
R
问题1：电场的方向如何判断？
磁通量向 上增大
楞次 感应磁场 定律 方向
右手螺旋
电场方向
感应电流 方向
（二）磁场变化引起的电磁感应
麦克斯韦电磁场理论：变化的磁场在周围空间产生电场。 均匀变化的磁场在周围产生恒定的电场； 非均匀变化的磁场在周围产生变化的电场。
I感 E
P电=P克服安=P外＝0.8W
其它形式 W克服安 能量
电能 W电流 热 能
问3：ab速度为5m/s时，总电功率为多少？克服安培力的 功率为多少？外力的功率为多少？能量是如何转化的？
P电=P克服安=0.2W< P外＝0.4W 热能
W电流 电能
W克服安
其它WF-W克服安
形式
动能
能量
（一）导体切割磁感线类
F
+
B感
B均匀 问题2：能量如何转化？如何用做功来量度？
增大
I感 E
磁 场
电场力做功
电
电流做功
热 能
能
能
R
精讲细练
例3. 如图所示，水平导轨间距为L，左端接有阻值为R的定值
电阻。在距左端x0处放置一根质量为m、电阻为r的导体棒，导 体棒与导轨间无摩擦且始终保持良好接触，导轨的电阻可忽略，
整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，问：在下列各种情况下，
2.安培力做正功和克服安培力做功的区别： 电磁感应的过程，同时总伴随着能量的转化和守 恒，当外力克服安培力做功时，就有其它形式的 能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转 化为其它形式的能。
电磁感应现象中能量转化关系
1、产生电能过程：（电源） （1）导体做加速运动过程中： 外力移动导体所做的功，一部分用于克服安培力做功， 转化为产生感应电流的电能，另一部分用于增加导体的动
E=E反 E反＝BLVm
Vm
E BL
（一）导体切割磁感线类
例题2：如图所示，光滑水平放置
M
B
E
N
的足够长平行导轨MN、PQ的间距 为L，导轨MN、PQ电阻不计。电
E， r
源的电动势E，内阻r，金属杆EF
L
E反
F安
其有效电阻为R，整个装置处于竖 P
FR
Q
直向上的匀强磁场中，磁感应强度
B，现在闭合开关。
量。 （1）如果负载是纯电阻电路，那么电能转化
成热能：
E电=Q
（2）如果负载是非纯电阻电路，那么电能转 化成热能和其他形式的能量（机械能）
E电=Q+E其他
一、两种典型的电磁感应现象
由于导体切割磁感线产生的感应电动势，我们叫动生电动势。 由于变化的磁场产生的感应电动势，我们叫感生电动势。
B均匀
Ｎ
增大
作用在导体棒上的水平拉力F的大小应如何？
（1）磁感应强度为B=B0 保持恒定，导体棒以速度v向右做 匀速直线运动；
（2）磁感应强度为B=B0+kt 随时间 t均匀增强，导体棒保持 静止；
（3）磁感应强度为B=B0保持恒定，
B
导体棒由静止始以加速度 a 向右做
匀加速直线运动；
L
F
x0
解析：
（1）电动势为：E=BLv
E 电流为： I= R r
匀速运动时，外力与安培力平衡：F=B0IL=
B02 L2v Rr
(2)
由法拉第电磁感应定律得：E
t
B t
Lx0
kLx0
静止时水平外力与安培力平衡：
F
BIL
BLv Rr
kx0 L2 Rr
(B0
kt)
（3）任意时刻 t 导体棒的速度为：v=a t
R
Ｓ
切割
机械能
电能
R
磁场能
电能
电磁感应的实质是不同形式的能量转化为电能的过程。
（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 静止，当受到一个F=0.08N的向 右
恒力的作用，则：
R=4Ω F安
F
B=0.5T
a r=1Ω
问题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
的磁感应强度为B I=Blv/R ⑥
P＝I2R
⑦
由⑥、⑦两式解得
B PR 8 2 0.4T ⑧
磁场方向垂直导轨平面向上 vl 10 1
阻不计的平行金属导轨相距lm，导轨平面与水平面成
θ=37°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
(2)设金属棒运动达到稳定时，速度为v，所受安