巧用“能量守恒”速解电磁感应问题

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什么是能量守恒定律?如何应用它解决问题?

什么是能量守恒定律?如何应用它解决问题?

什么是能量守恒定律?如何应用它解决问题?
能量守恒定律是物理学中的一个基本定律,它指出能量不能被创造或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。

这个定律在我们的日常生活中非常常见,比如在机械运动、热传导、光传播等方面都有应用。

在解决问题时,我们可以应用能量守恒定律来描述不同形式能量之间的转换关系。

例如,在分析一个物体的运动时,我们可以使用动能和势能之间的转换关系来计算物体的速度和位置。

又如在分析热传导时,我们可以使用热量和温度之间的转换关系来计算物体之间的热量传递。

除了在物理学中应用外,能量守恒定律还可以应用于其他领域。

例如,在经济学中,我们可以将能量守恒定律应用于资源分配和供需关系等方面。

在生态学中,我们可以将能量守恒定律应用于生态系统的能量流动和物质循环等方面。

总之,能量守恒定律是一个非常重要的定律,它不仅可以帮助我们更好地理解自然界的规律,还可以应用于不同领域的问题解决中。

通过应用能量守恒定律,我们可以更好地把握能量的转换和传递关系,从而更好地利用能源和资源,促进可持续发展。

电磁感应现象的能量转化和守恒

电磁感应现象的能量转化和守恒

高性能电机
利用电磁感应技术开发高 性能、高效率的电机,满 足工业和家庭应用需求。
能量回收
利用电磁感应技术回收机 械能、热能等能量,实现 能源的循环利用和高效利 用。
微型化器件
通过电磁感应技术实现微 型化、集成化的能量转换 器件,满足便携式电子设 备的需求。
电磁感应现象在其他领域的应用
生物医学
利用电磁感应技术实现生物体内能量传输和调控,为医学诊断和 治疗提供新方法。
03 电磁感应现象中的能量守 恒
能量守恒定律的概述
能量守恒定律
01
能量不能被创造或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。
电磁感应现象
02
当磁场发生变化时,会在导体中产生电动势,进而产生电流的
现象。
能量守恒在电磁感应现象中的体现
03
在电磁感应过程中,磁场能与电能之间相互转化,总能量保持
不变。
电磁感应过程中能量的来源和去向
磁场能量的转化过程中,磁通量的变 化是产生感应电流的必要条件。当磁 通量发生变化时,会在导体中产生感 应电动势,从而产生感应电流。
机械能与电能之间的转化
机械能与电能之间的转化是指利用机械运动来产生感应电流 ,从而实现机械能向电能的转化。例如,手摇发电机就是将 机械能转化为电能的典型应用。
在机械能与电能转化的过程中,机械运动产生的磁通量变化 是产生感应电流的必要条件。通过机械运动使导体切割磁感 线,从而产生感应电动势和感应电流。
变压器实验
总结词
变压器实验是研究电磁感应现象在电力工业 中应用的典型实验,通过该实验,人们可以 了解变压器的工作原理和性能。
详细描述
变压器实验中,人们会研究变压器的电压变 换、电流变换以及功率传输等特性。通过该 实验,人们可以深入了解电磁感应现象在电 力传输和分配中的应用,为电力工业的发展 提供重要的理论支持和实践指导。

电磁感应中的能量转化与守恒问题分析

电磁感应中的能量转化与守恒问题分析

电磁感应中的能量转化与守恒问题分析作者:张双成来源:《高考·中》2019年第08期摘要:在高中物理学科中,电磁感应是比较难理解的内容,尤其是电磁感应中的能量转换和能力守恒的问题,更是学生学习的难点,但是电磁学在高考中出现的概率比较高,并且电磁学在现实生活中应用的比较多,学生很难理解能量转换与守恒的物理含义。

本文就电磁感应中的能量转化与守恒问题进行探析,旨在为人们提供一定的参考。

关键词:电磁感应;能量守恒;能量转换1.电磁感应中能力转化与守恒问题常见的误区(1)第一个就是很难理解多数电器在工作的时候是将电能转化成其他形式的能,当仪器通电的时候,其实就是电能转化成其他形式能的过程,就比如电灯在工作的时候就是将电能转化成光能和热能,电池充电过程也是电能转化成化学能和热能的过程,电动机工作过程是将电能转化成机械能和热能,学生很容易理解为在电磁场中感应电流做的功只是电能转化成热能的过程。

(2)一些学生在学习的过程中,不理解是通过非静电力做功来度量电源将其他形式的能转化为电能的值,对于不同性质的非静电力做功对应着不同性质的能转化为电能,因此在磁场和导体发生相对运动的电磁感应现象中,学生往往只注重机械能转化为电能,但是对于机械能转化为电能是通过导体克服安培力做功却不重视[1]。

2.电磁感应中的能量转化与守恒问题分析在电磁感应相关的能量转化和守恒题目中,一定要明确是什么力做功、与什么能实现能量转化的关系[2]。

常见的一般为合力做功=动能的改变;安培力做功=电能的改变,其中如果是克服安培力做功,那么是其他形式的能转化为电能,如果是安培力做正功,则是电能转化为其他形式的能。

电磁感应中的能量转化和守恒常常会涉及到功能关系、动力学原理、串并联电路等,在处理这一类的电磁感应中的能量问题时,一定要找出电能的来源和去向,电能的来源和去向要符合能量转化和守恒定理[3]。

(1)当导体棒通过外力克服安培力做功而做匀速运动时,是将其他形式的能转化为电能;电流流过电阻时,把电能转化为焦耳热。

用能量守恒求电磁感应中的问题

用能量守恒求电磁感应中的问题

用能量守恒定律求电磁感应中的焦耳热陕西省岚皋中学物理组:陈永富摘要:电磁感应现象中其他形式的能转化为电能,在电路中电场力做功又将电能转化为其他形式的能,如果电路为纯电阻电路,这些电能全部转化为焦耳热,用能量守恒定律求解焦耳热是一个很好的方法。

关键词:电磁感应;能量守恒;焦耳热正文: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------这就是能量守恒定律。

一切物理现象都遵守能量守恒定律,电磁感应现象当然也不例外。

分析电磁感应过程中的能量转化,熟练地应用能量转化与守恒定律求解较复杂的电磁感应问题有时会显得事半而功倍。

我们知道,功和能是紧密联系的,做功的过程就是能量转移或转化的过程。

电磁感应的过程,总是伴随着能量的转化和守恒,安培力做功的过程就是其他形式的能和电能之间的相互转化,当安培力做负功时,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,且△E电= W安。

另外,在纯电阻电路中,电流通过电路时又将电能全部转化为焦耳热。

在电磁感应现象中,经常涉及求焦耳热的问题,如果电路中的感应电流I不恒定,不能直接由Q=I2Rt求焦耳热,而用能量守恒的方法就可以不必追究变力、变电流做功的具体细节,只需弄清能量的转化途径,注意分清有多少种形式的能在相互转化,用能量的转化与守恒定律就可求解.用守恒定律求解的方法最大特点是省去许多细节,解题简捷、方便。

下面我们通过一个例题来体会这一思想与方法。

例:如图,两根金属导轨平行放置在倾角为θ=30°的斜面上,导轨左端接有电阻R=8Ω,导轨自身电阻忽略不计。

匀强磁场垂直于斜面向上,磁感强度B=0.5T。

质量为m=0.1kg,电阻为2Ω的金属棒ab 由静止释放,沿导轨下滑(金属棒ab 与导轨间的摩擦不计)。

如图15所示,设导轨足够长,导轨宽度L=2m,金属棒ab下滑过程中始终与导轨接触良好,当金属棒下滑h=3m时,速度恰好达到最大值。

电磁感应与能量问题解题技巧与策略

电磁感应与能量问题解题技巧与策略

电磁感应与能量问题解题技巧与策略
1电磁感应过程往往涉及多种能量的转化
电磁感应过程总是伴随着能量的转化。

回路中产生感应电流的过程要克服安培力做功,这是机械能及其他形式的能量转化为电能的过程;感应电流通过电阻或用电器,再将电能转化为内能或其他形式的能量。

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
(1)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。

(2)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。

(3)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。

电磁感应中的能量及图像问题

电磁感应中的能量及图像问题

电磁感应中的能量问题1.思路:从能量转化和守恒着手,运用动能定理或能量守恒定律。

①根本思路:受力分析→弄清哪些力做功,正功还是负功→明确有哪些形式的能量参与转化,哪些增哪些减→由动能定理或能量守恒定律列方程求解.②能量转化特点:其它能〔如:机械能〕−−−−−−→安培力做负功电能−−−−−→电流做功内能〔焦耳热〕 2.电能求解的三种方法:①功能关系:电磁感应过程产生的电能等于该过程克制安培力所做功:Q =-W 安②能量守恒:电磁感应过程中产生的电能等于该过程中其他形式能的减少量:Q =ΔE 其他③利用电流做功:电磁感应过程中产生的电能等于通过电路中电流所做的功:Q=I 2Rt 【例1】如下图,平行金属导轨与水平面间的倾角为θ,导轨电阻不计,与阻值为R 的定值电阻相连,匀强磁场垂直穿过导轨平面,磁感应强度为B .有一质量为m 长为l 的导体棒从ab 位置获得平行于斜面的,大小为v 的初速度向上运动,最远到达a ′b ′的位置,滑行的距离为s ,导体棒的电阻也为R ,与导轨之间的动摩擦因数为μ.那么( )A .上滑过程中导体棒受到的最大安培力为B 2l 2vRB .上滑过程中电流做功发出的热量为12mv 2-mgs sin θC .上滑过程中导体棒克制安培力做的功为12mv 2D .上滑过程中导体棒损失的机械能为12mv 2-mgs sin θ【例2】如下图,AB 、CD 为两个平行的水平光滑金属导轨,处在方向竖直向下,磁感应强度为B 的匀强磁场中.AB 、CD 的间距为L ,左右两端均接有阻值为R 的电阻.质量为m 长为L 且不计电阻的导体棒MN 放在导轨上,与导轨接触良好,并与轻质弹簧组成弹簧振动系统.开场时,弹簧处于自然长度,导体棒MN 具有水平向左的初速度v 0,经过一段时间,导体棒MN 第一次运动到最右端,这一过程中AC 间的电阻R 上产生的焦耳热为Q ,那么( C )A .初始时刻导体棒所受的安培力大小为B 2L 2v 0RB .从初始时刻至导体棒第一次到达最左端的过程中,整个回路产生的焦耳热为2Q 3C .当导体棒第一次到达最右端时,弹簧具有的弹性势能为12mv 20-2QD .当导体棒再次回到初始位置时,AC 间电阻R 的热功率为B 2L 2v 20R【例3】如下图,在倾角为θa b 边到达gg ’与ff ’中间位置时,线框又恰好做匀速运动,那么:(1)当a b 边刚越过ff ′时,线框加速度的值为多少?(2)求线框开场进入磁场到a b 边到达gg ′与ff ′中点的过程中产生热量是多少?【例4】如下图,空间分布着水平方向的匀强磁场,磁场区域的水平宽度d=,,竖直方向足够长,磁感应强度B =0.5T 。

巧用“能量守恒”速解电磁感应问题

巧用“能量守恒”速解电磁感应问题

D 条 件不 足无 法确 定 . 分析 本题 是考查 学生 综合 分析 问题 能力 的, 有不 少学 生难 于动 笔 。 实 这是 一 道 能 的转 其 化 和守恒 定律应 用 的典 型实例 。 小球 最初 在 P点 时具 有 的机械能 为 m h 当小球 经过 两匀强 磁场 g , 的分 界 面 的过 程 中 , 过 自身 组 成 的 闭合 电 穿 路 的磁 通量 发 生变 化 , 生感 应 电流 ( 变成 焦 产 转 耳 热) 因而消耗 一部分 机械 能 , 小球跟 水平 面 , 故 碰撞后 就上 升不 到 P点 了 。 小球 每经 过一次 分界
1 J O 。
解 析 ( 光 电 流 饱 和 时 即 K 极 逸 出的 电 子 1 )
维普资讯
第2 6卷 总 第 3 4期 1
20 0 8年 第 4期 ( 半 月) 下






V o . 6 NO 3 4 12 . 1
J u n l o P y is Te c i g o r a f hs c ahn
( X) 4 2 0 . 0 8 .3 . 1
例 2 三 边 长 一 0 2 的正方 形线 圈 c 一 .m ,
其 质量 。 0 1 g 一质 量 M 一 0 2 g的重物 用 .k 。 .k 细线通 过两定 滑轮 与线 圈相连 。 匀强 磁场 方 向垂
直 于 纸 面 向 里 , 个 装 置 如 图 3所 示 。 重 物 从 整 若
定 律也 是我们解 决物 理问题 的重要 武器 。 有些
电磁 感应 问题 , 从“ 若 能量 守 恒”的角 度去 分析 ,
能 别 开 生 面 , 问 题 迅 速 解 决 。 面 列举 几 例 , 使 下 请

高中物理第一章电磁感应第5节电磁感应中的能量转化与守恒

高中物理第一章电磁感应第5节电磁感应中的能量转化与守恒

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线圈时,感应电流方向与图中所示方向相反,感应电流产生 的磁场对磁铁产生引力,阻碍条形磁铁的离开.这里外力做 功的过程就是其他形式的能转化为电能的过程. 2.电磁感应中的能量守恒:“阻碍”的结果,是实现了其他 形式的能向电能转化,如果没有“阻碍”,将违背能量守恒 定律,可以得出总能量增加的错误结论.所以楞次定律体现 了在电磁感应现象中能的转化与守恒,能量守恒定律也要求 感应电流的方向服从楞次定律.
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上面情境中外力 F 做功的功率 P 外与回路中的电功率 P 电有什 么关系?为什么? 提示:相等.因为只有 P 外=P 电,合外力对导线 ab 做的功才 等于零,导线才能做匀速直线运动.
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2.如图所示,“凸”字形硬质金属线框质量为
m,相邻各边互相垂直,且处于同一竖直平面内,ab 边长为
l,cd 边长为 2l,ab 与 cd 平行,间距为 2l.匀强磁场区域的上
下边界均水平,磁场方向垂直于线框所在平面.开始时,cd
边到磁场上边界的距离为 2l,线框由静止释放,从 cd 边进入
二、电磁感应中的能量守恒 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, 在转化和转移的过程中能量的_总__量___保持不变,这是自然界 普遍遵循的一条规律,在电磁感应现象中也不例外.所以, 在电磁感应现象中产生了多少焦耳热(纯电阻电路)就意味着 _消__耗___了多少其他形式的能量,即 Q=__Δ_E__减___.

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。

——电磁感应中能量转化与守恒问题解析

——电磁感应中能量转化与守恒问题解析

所示, 例1:如图 所示,两根足够长的固定平行金属光滑导轨位于同 :如图1所示 一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒ab、 与导轨构 一水平面,导轨上横放着两根相同的导体棒 、cd与导轨构 成矩形回路,导体棒的两端连接处于压缩状态的两根轻质弹簧, 成矩形回路,导体棒的两端连接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, 两棒的中间用细线绑住,它们的电阻均为 ,回路上其余部分 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, 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, 开始时,导体棒处于静止状态,剪断细线后,导体在运动过程 中( )
解析: 解析:
(1)用右手定则判断导体棒的感应电流方向从 向 )用右手定则判断导体棒的感应电流方向从B向 A,用左手定则判断导体棒受的安培力方向向左, ,用左手定则判断导体棒受的安培力方向向左, 感应电动势为E=BLV0,感应电流为 感应电流为I=E/R,安培力 感应电动势为 , 为F=BIL,所以 ,所以F=B2L2V0)/R (2)这一过程中导体棒的动能转化为弹簧的弹性 ) 势能和电路的电能(通过安培力做功), ),电路的电 势能和电路的电能(通过安培力做功),电路的电 能通过电阻R转化为焦耳热 转化为焦耳热, 能通过电阻 转化为焦耳热,所以 W1=Q1= 1 mv02-Ep 2 (3)只有导体棒的动能为零并且弹簧的弹性势能也 只有导体棒的动能为零并且弹簧的弹性势能也 为零,导体棒才能静止, 为零,导体棒才能静止,所以最终将静止于初始位 此时导体棒的动能全部转化为电阻R上产生的 置,此时导体棒的动能全部转化为电阻 上产生的 焦耳热,所以Q= 1 mv02 焦耳热,所以 2
重力做负功,重力势能增加。 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。 弹力做负功,弹性势能增加。

速解电磁感应综合问题

速解电磁感应综合问题

() 4 使金属棒做匀速 运动的拉力 。
解析 : 电路 分 析 ) 属棒 ( 金 向左匀速运 动时 切割磁 感线 产 生 电动势 , 它相 当于 电源 , 等效
电路 如 图 2 示 。在 闭 合 回 路 所
求学生有更强的处理问题的能力 , 也就成为学生学 习
中的难点。其实 , 在分析这类 问题时 , 可先将整个物理 过程分解为电路问题 和力学问题 , 然后重点做好 以下
间 的关 系 。
( ) 动力 学分析 ) 电 导体棒 在磁 场 中受到 安 4( 通 培力 作用 , 故使棒 匀速 运动 的外力 与安 培力 是一 对 平衡力 , 向向左 , 方 大小 为 F=F 寄=lB=0 4× . h . 01
×0. = 0. N 5N 02
值得 注意的是 : 割磁感 线 的导 体是 连接 电路 切 问题和力学 问题 的桥梁 , 在电路中相 当于 电源 , 它 所 产生 的电动势相 当 于电源 的电动 势 ; 在力 学 问题 中
两个 方 面 的工作 就 能化 难为 易 , 求解 。 快速 好 电磁 感 应 中的 电路 分 析
中, 属棒 的 部分相 当于 电 金 源, 内阻 r =h , c d r 电动 势
Bh v。
在电磁感应 中 , 切割 磁感 线 的导体 或磁 通量 发

图2
生变化的 回路将产 生感 应 电动 势 , 则该 导体 或 回路 就相 当于电源 , 应用楞次定律 、 先 法拉第 电磁感应 定
分析
() 1根据 欧姆定律 , R中的电流强度 为 :
, Td—R + ^ :o A, 向 从 ’经 R到 Q 一R+ a : : . 4 方 。 ,一 V‘ ’ ’ ∥、Ⅳ 。

——电磁感应中能量转化与守恒问题解析

——电磁感应中能量转化与守恒问题解析
电磁感应中能量转化问题
温州市龙湾中学
张作铭
[基本模型]:如图甲所示,在一个匀强磁场中有一个U形导线框abcd处于 水平面内,磁场与导线框平面垂直,R为一电阻,ef为垂直于ab的一根导体杆, 它可在ab、cd上无摩擦地滑动。杆ef及线框中导线的电阻都可不计。 开始时,给ef一个向右的初速度,则:
R c f b
R b a h θ R R c f b e F B d
图乙
a
例4.左右平行金属导轨相距为L,左导轨与水平面夹30º 角,右导轨与水平面 夹60º 角,质量均为m的导杆ab和cd,两导轨空间内部都存在垂直于导轨平 面向上的匀强磁场,ab一侧磁感应强度为2B,cd一侧磁感应强度为B;已 知两导杆与两侧导轨间动摩擦因数均为 3
e
v0 B
a
d
图甲
如果有一恒定拉力作用在杆ef上,让杆ef从静止开始向右运动,则:
b
R c f e F B
a
d
图乙
图丙ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
例1.轨道距离l=0.50m。R=0.40Ω的电阻,两半圆轨道的半径均为 R0=0.50m。B=0.64 T的匀强磁场,d=0.80m。m=0.20kg、电阻r=0.10Ω 的导体杆ab静止在距磁场的左边界s=2.0m处。F=2.0N的作用下ab杆开始 运动,当运动至磁场的左边界时撤去F,杆ab恰好能以最小速度通过半圆形 轨道的最高点PP´。动摩擦因数μ=0.10,轨道的电阻可忽略不计,取 g=10m/s2,求:导体杆穿过磁场的过程中整个电路中产生的焦耳热。
P′ P B M′ R M a F b s d N N′
b
R c f
e F B
a
d
图乙
例2.阻值不计的光滑金属导轨水平放置,其最右端间距 d 为 lm , r 阻值 4Ω ,半径 R 为 2m ;阻值不计的长为 L = l . 2m ,质量 m=0.5kg 的金 属杆 ab 。在平面NQDC的左侧空间中存在竖直向下的匀强磁场 ,B=1T。 ab 以初速度V0 = 12m / s从EF 向右在水平轨道上做匀减速运动,恰能通过 最高位置 CD . ( g 取 10m / s2 ) 求: (l)EF 到QN的距离; (2)金属杆从EF运动到QN过程中整个电路中产生的焦耳热。

用能量守恒解电磁感应题二例

用能量守恒解电磁感应题二例

用能量守恒解电磁感应题二例
裴际和
【期刊名称】《数理化解题研究:高中版》
【年(卷),期】2000(000)001
【摘要】能量转化关系,决定了感应电流的方向,同时限制了感应电流的效果。

【总页数】1页(P46)
【作者】裴际和
【作者单位】江西省吉安县敦厚中学343000
【正文语种】中文
【中图分类】G633.7
【相关文献】
1.等价转换学以致用——能量守恒在电磁感应方面的应用 [J], 陈超众
2.巧用微分思想解一道电磁感应题 [J], 麻迎良
3.探析能量守恒定律在电磁感应现象中的应用 [J], 付豪;
4.关于根据能量守恒定律导出电磁感应定律的商榷 [J], 丁明新
5.《智力数学》2020年征稿启事尊敬的老师、亲爱的同学们,《智力数学》诚挚向大家征稿啦!稿件一经录用,即寄送样刊、稿酬和刊发证书(包括指导老师)。

一、学
生作品1.数学作文(可含教师点评或学生互评):解某道(类)数学题的思路、经验或心得;对生活中某个数学现象或问题的见解;原创的数学童话故事或小诗歌。

2.手工及绘画作品:以数学知识(符号、数字、图形等)为出发点进行创作,形式不限。

3.趣题、难题:推荐或创编的数学题。

[J],
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物理电磁感应巧解

物理电磁感应巧解

物理电磁感应巧解
物理电磁感应是指通过改变磁场或电场来产生感应电流或电动势的现象。

下面是一些巧解电磁感应问题的方法:
1. 利用法拉第电磁感应定律:法拉第电磁感应定律指出,当一个导体在磁场中运动时,会在导体两端产生感应电动势。

可以利用这个定律来解决一些与导体运动有关的电磁感应问题。

2. 利用楞次定律:楞次定律指出,当磁通量发生变化时,会产生感应电动势,其方向使得产生的磁场抵消原来的磁场变化。

可以利用这个定律来解决一些与磁通量变化有关的电磁感应问题。

3. 利用电磁感应的应用:电磁感应在现实生活中有许多应用,比如发电机、变压器等。

可以通过了解这些应用的原理和工作方式,来解决一些与电磁感应有关的问题。

4. 利用右手定则:右手定则是一种常用的方法,用于确定磁场方向和感应电流方向之间的关系。

根据右手定则,将右手的拇指指向磁场方向,其他四个手指的弯曲方向就是感应电流的方向。

这些方法可以帮助我们更好地理解和解决电磁感应问题。

但是在实际应用中,还需要考虑更多的因素,比如材料的导电性、磁场的强度等。

因此,对于复杂的电磁感应问题,可能需要更多的物理知识和计算方法来解决。

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巧用“能量守恒”速解电磁感应问题
作者:徐晓霞
来源:《物理教学探讨》2008年第08期
能的转化和守恒定律自建立以来,就是人们认识自然和改造自然的有力武器。

在今天,这一定律也是我们解决物理问题的重要武器。

有些电磁感应问题,若从“能量守恒”的角度去分析,能别开生面,使问题迅速解决。

下面列举几例,请同学们参考。

例1 图1中A是一边长为l的方形线框,电阻为R。

今维持线框以恒定的速度v沿x轴运动,并穿过图中所示的匀强磁场B区域。

若以x轴正方向作为力的正方向,线框在图示位置的时刻作为时间的零点,则磁场对线框的作用力F随时间t的变化图线为图2中的()
解析运用“能量法”解答。

由于线框在进、出磁场时都产生感应电流,都有电能产生。

根据能的转化和守恒定律知,在这一过程中外力必对线框做正功,可知两次外力方向都为正。

根据线框的平衡条件,可立即推知线框在进入和拉出磁场时所受安培力的方向都为负,所以B选项正确。

点拨发生电磁感应的过程,就是不同能量进行相互转化的过程,在这一转化过程中,能量总是守恒的。

困此,从能量转化和守恒的角度入手,分析电磁感应问题,往往能别开生面,
使问题得到快速简捷的解答。

例2 一边长 =0.2m的正方形线圈abcd,其质量m=0.1kg。

一质量M=0.2kg的重物用细线通过两定滑轮与线圈相连。

匀强磁场方向垂直于纸面向里,整个装置如图3所示。

若重物从某一初始位置由静止开始下降,当线圈上升到ab边刚进入磁场时,恰好做匀速运动,求从线圈ab边进入磁场到cd边进入磁场的过程中产生了多少焦耳热(一切摩擦均不计)。

解析对线圈,在匀速上升的过程中,一方面,在线圈内产生电能,电能又转化为线圈的内能(用Q表示);另一方面,线圈上升,重力势能增加(在匀速运动过程中重力势能增加了mgl)。

对重物,在匀速下降的过程中,重力势能减少(共减少了Mgl)。

根据能量的转化和守恒定律可知,重物减少的重力势能等于线圈的内能增量和线圈增加的重力势能之和,即
得Q=(M-m)gl=(0.2-0.1)×10×0.2J=0.2J。

点拔用能量法分析电磁感应问题的关键:一是弄清电路中的能量的来源、去向;二是弄清能量的转化(分配)规律;三是掌握各种不同能量的计算方法。

例3 如图4所示,a、b为两匀强磁场的分界面。

一个金属小球从匀强磁场B1的P点自由下落,假设小球与水平面碰撞时无能量损失,空气阻力不计,则()
A.小球与水平面碰撞后还能上升到P点
B.小球与水平面碰撞后上升不到P点
C.小球与水平面多次碰撞后,仍能越过ab分界面
D.条件不足无法确定
分析本题是考查学生综合分析问题能力的,有不少学生难于动笔。

其实这是一道能的转化和守恒定律应用的典型实例。

小球最初在P点时具有的机械能为mgh,当小球经过两匀强磁场的分界面ab的过程中,穿过自身组成的闭合电路的磁通量发生变化,产生感应电流(转变成焦耳热),因而消耗一部分机械能,故小球跟水平面碰撞后就上升不到P点了。

小球每经过一次分界面都要有一部分机械能转变成小球的内能,因此小球经多次碰撞后,将不能越过ab分界面。

故正确答案为B。

例4 如图5所示,AB、CD是两根光滑且足够长的固定平行金属导轨,两导轨间的距离为θ,导轨平面与水平面的夹角是。

在整个导轨平面内部有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感强度为B。

在导轨的AC端连接一个阻值为R的电阻(其它电阻不计)。

一根垂直于导
轨放置的金属棒ab,质量为m,从静止开始沿光滑导轨下滑,求ab棒的最大速度vm。

解析金属棒ab在重力作用下,沿导轨加速下滑的过程中切割磁感线,在闭合电路中产生感应电流,感应电流在磁场中要受安培力的作用(ab棒所受安培力的方向平行于导轨所在的平面向上),此力随棒的速度的增大而增大,故棒在平行导轨的方向上所受合外力由大逐渐变小,棒的加速度亦逐渐变小。

当上述合外力减小到零时,棒的加速度a=0,速度达到最大值。

之后棒便作匀速运动。

棒在匀速运动的过程中,由能的转化和守恒定律可知,单位时间内重力
对ab棒做的功全部转化为电路中的电能。

设感应电动势为E,因而有:

解得:
思考若例4中两导轨不是光滑的, 设棒ab与导轨间的动摩擦因数为μ,其它条件不变,如何求ab棒的最大速度呢?请同学们运用能量法分析解答。

(答案:vm=mg(sinθ-)
注:本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文。

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