电磁感应中的能量转换
第八章(4)电磁感应中的能量转化
问题2：把总电阻为2R的均匀电阻丝焊接成一半径为a的
圆环，水平固定在竖直向下的磁感强度为B的匀强磁场中， 如图13-16所示，一长度为2a，电阻等于R，粗细均匀的金 属棒MN放在圆环上，它与圆环始终保持良好的电接触．当
金属棒以恒定速度v向右移动经过环心O时，求：
(1)棒上电流的大小和方向，及棒两端的电压UMN．
电磁感应现象中的能量转化
1．能量间转化条件W≠0．
功是能量间转化的“桥”．功是能量变化大小的量 度．要清楚能量转化间的“功”，如：机械能转化为 物体的内能，是通过克服摩擦力(或介质阻力)做功；机 械能转为电能，是通过克服电磁力做功；电能转化为 内能是通过电流经过导体做功；电能转化为机械能是 通过电磁力做功，等等．
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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指在磁场变化或导体在磁场中运动时，导体中产生感应电流的现象。
根据法拉第电磁感应定律，感应电流的产生伴随着能量的转化，这一现象被广泛应用于发电、感应加热和电磁感应传感器等领域。
本文将探讨电磁感应中的能量转化过程，以及其在不同应用中的实际运用。
1. 电磁感应原理电磁感应的基本原理是当导体与磁场相互作用时，磁场发生变化或者导体运动时，会在导体中产生感应电流。
法拉第电磁感应定律表述了感应电流大小与产生它的磁通量变化速率成正比的关系。
简言之，电磁感应是磁场与导体的相互作用，将磁能转化为电能的过程。
2. 在电磁感应过程中，能量的转化是不可避免的。
当磁场发生变化或者导体运动时，磁能被转化为电能。
这种转化过程可以用以下几个方面进行说明。
2.1 磁能转化为电能当导体中的磁通量发生变化时，感应电流产生并沿导体中的闭合回路流动。
感应电流的产生是由磁场对导体中电荷的作用力所导致的。
这个作用力使得电子在导体中运动，从而产生电流。
这时，磁场的能量被转化为电流中的电能。
2.2 动能转化为电能当导体在磁场中运动时，导体中的自由电子被磁场束缚并移动。
这种运动使得电子具有了动能，而导体在磁场中运动的动能转化为导体中的电能。
2.3 机械能转化为电能在某些应用中，通过机械方式改变磁通量的方法也可以实现电磁感应中的能量转化。
如发电机工作原理中，通过机械能驱动导体在磁场中旋转，从而将机械能转化为电能。
3. 电磁感应的实际应用电磁感应在电力工程和科学研究中有着广泛的应用。
以下列举了一些常见的应用场景：3.1 发电机发电机是一种将机械能转化为电能的装置。
通过将导体在磁场中旋转，产生感应电流，并利用导线绕制的线圈输出电能。
发电机的工作原理正是基于电磁感应。
将机械能转化为电能的过程中，磁能和动能被成功转化为电能。
3.2 感应加热感应加热是利用电磁感应的原理对物体进行加热的技术。
通过在物体附近产生高频交变磁场，感应电流在物体内部产生涡流，并将电能转化为热能，从而使物体加热。
电磁感应中的能量转换图
实验设备与材料
电源
提供稳定的直流或交流电。
线圈
用于产生磁场。
磁铁
用于产生磁场。
测量电流大小。
电流表
测量电压大小。
电压表
导线
连接设备，形成电路。
实验步骤与操作
01 1. 准备实验设备与材料，搭建实验装置。
02 2. 将电源接入电路中，观察电流表和电压 表的读数。
03
3. 改变磁场强度或线圈匝数，观察电流表 和电压表的读数变化。
楞次定律可以用“增反减同”的口诀来记忆，即当磁通量增加时 ，感应电流产生的磁场与原磁场方向相反；当磁通量减少时，感 应电流产生的磁场与原磁场方向相同。
02 能量转换过程
CHAPTER
磁场能转换为电能
总结词
当导体在磁场中做切割磁感线运动时，导体中会产生感应电动势，从而将磁场 能转换为电能。
详细描述
谢谢
THANKS
CHAPTER
电磁感应中的能量损失问题
磁滞损耗
由于磁性材料的磁化过程产生能量损失，导致 转换效率降低。
涡流损耗
在导体中产生的涡流导致能量损失，影响转换 效率。
辐射损耗
电磁场向外辐射能量，导致能量转换效率降低。
提高能量转换效率的方法
01
采用高磁导率、低损耗的磁性材料：如纳米晶材料， 可降低磁滞损耗。
法拉第电磁感应定律
法拉第电磁感应定律指出，当磁场发生变化时，会在导体中产生电动势。
该定律可以用公式表示为：E = n(dΦ/dt)，其中E是产生的电动势，n是线圈匝数， Φ是穿过线圈的磁通量，t是时间。
楞次定律
楞次定律指出，当磁场发生变化时，导体中产生的电流会阻碍磁 场的变化。
这种阻碍作用表现为感应电流的方向总是试图阻止产生它的磁场 变化。
电磁感应中的能量转换
电磁感应中的能量转换电磁感应作为物理学中的一个重要现象，指的是当导体相对于磁场发生运动时，会在导体中产生感应电流。
电磁感应的过程中，能量会从不同的形式进行转换，这种能量转换对于我们生活中许多实际应用具有重要意义。
本文将探讨电磁感应中的能量转换过程，以及其中的一些应用。
1. 电能和磁能之间的转换在电磁感应的过程中，最常见和直观的能量转换是电能和磁能之间的转换。
当一个导体在磁场中运动时，磁场会对导体中的电荷产生力，导致电荷沿导体内部移动，形成感应电流。
这时，电能会转化为磁能，储存在感应电流所产生的磁场中。
反之，当磁场中的导体静止不动时，感应电流会逐渐减小，磁能会转化为电能，从而推动导体内的电荷移动。
这种电能和磁能之间的转换在发电机中得到了广泛应用。
发电机中通过转动导体和磁场之间的相对运动，使得电能和磁能不断地相互转换。
当导体切割磁感线时，感应电流会在导体中产生，通过导线输出电力。
与此同时，电流所产生的磁场又会对磁场产生作用力，使得导体继续受到驱动，保持相对运动，从而保持能量的转换。
2. 磁能和动能之间的转换除了电能和磁能之间的转换，电磁感应还可以引发磁能和动能之间的转换。
当一个导体在磁场中运动时，会受到力的作用，从而获得动能。
这种动能是由磁场所储存的磁能转化而来的。
在感应加速器等应用中，磁能和动能之间的转换是至关重要的。
感应加速器利用电磁感应的原理，通过交变磁场产生感应电流，使得导体在磁场的作用下加速运动。
导体所获得的动能是在磁场中储存的磁能转化而来的。
这种方式不仅可以实现高速粒子的加速，还可以产生高能粒子束，用于科学研究和医疗等领域。
3. 热能和电能之间的转换在电磁感应的过程中，还会发生热能和电能之间的转换。
当感应电流通过导体时，会在导体内部产生电阻，从而产生热量。
这种热量是由电能转化而来的。
在电磁感应加热中，热能和电能之间的转换被广泛应用。
通过感应电流产生的热量可以用于加热各种物体，如金属材料的加热、水的加热等。
安培力做功与电磁感应现象中的能量转换
安培力做功与电磁感应现象中的能量转换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。
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。
产生和维持感应电流的存在的过程就是其它形式的能量转化为感应电流电能的过程。
导体在达到稳定状态之前，外力移动导体所做的功，一部分消耗于克服安培力做功，转化为产生感应电流的电能或最后在转化为焦耳热，另一部分用于增加导体的动能，即当导体达到稳定状态（作匀速运动时），外力所做的功，完全消耗于克服安培力做功，并转化为感应电流的电能或最后在转化为焦耳热。
在电磁感应现象中，能量是守恒的。
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． ________
电磁感应中能量转化问题
a L d
B L
a d
B
W=2B2a2 Lv/R
W=2B2a2 d v/R
3、如图质量为m，边长为L的正方形线框，在有 界匀强磁场上方h高处由静止自由下落，线框的总 电阻为R，磁感应强度为B的匀强磁场宽度为2L。 线框下落过程中，ab边始终与磁场边界平行且处 于水平方向，已知ab边刚穿出磁 场时线框恰好作匀速运动，求： L c d （1）cd边刚进入磁场时 L a b 线框的速度。 h （2）线框穿过磁场的过程中， 产生的焦耳热。 B 2L
电磁感应中能量转化问题
b B R a
v0
分析：棒的运动及能量转化
1．在只有机械能和电能相互转化的系统中： Δ E机械能的减少 = Δ E电能的增加 2、功能关系： W克服安培力 = Δ E机械能的减少 = Δ E电能的增加 3、功能关系整理：① W保守力 =？ ②W合力 = ？③W克服摩擦力 =？④W克服安培力 =？
mgR 由1、2式联立得：v0 = 2 gL 4 4 BL
2 2 2
（2）线框由静止开始运动，到cd边刚离开磁场 的过程中，根据能量守恒定律，得：
1 2 mg (h 3L) mv Q 2
则线框穿过磁场的过程中，产生的焦耳热为：
m3 g 2 R 2 Q mg (h 3L) 4 4 2B L
练.如图abcd是一个质量为m，边长为L的正方形 金属线框．如从图示位置自由下落，在下落h后 进入磁感应强度为B的磁场，恰好做匀速直线 运动，该磁场的宽度也为L.在这个磁场的正下方 h＋L处还有一个未知磁场，金属线框abcd在穿 过这个磁场时也恰好做匀速直线运动，则有（ ） A．未知磁场的磁感应强度是2B B．未知磁场的磁感应强度是B C．线框在穿过这两个磁场的 过程中产生的电能为4mgL D．线框在穿过这两个磁场的 过程中产生的电能为2mgL
(完整版)电磁感应中的能量转换.
（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。
电流做功
W E
电能变化
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
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
做功的过程与能量变化密切相关
做功
功是能量转化的量度
能量变化
重力做功
WG EP
弹力做功
W弹 EP
合外力做功
W合 EK
W其它 E机械
除弹力和重力之外其他力做功
重力势能变化 弹性势能变化
动能变化 机械能的变化
一对滑动摩擦力对系统做功
fS 相对 Q 系统内能的变化
电场力做功
W电场力 EP
电势能变化
FR
Q
直向上的匀强磁场中，磁感应强度
B，现在闭合开关。
问2：当EF速度为v时，其机械功率P机？电路产生的热功率P热？
电源消耗的电功率P电？ P机、P热、P电三者的关系？
电磁感应中的能量转化问题
图2 电磁感应中的能量转化问题在产生感应电流的过程是，通过外力做功，把其他形式的能转化成电能的过程。
产生的感应电流在电路中通过电功将电能转化为其它形式的能量。
可见，对于一些电磁感应问题，我们可以从能量转化与守恒的观点或运用功能关系进展分析与求解。
在此需要特别指出的是，对于切割产生感应电动势〔动生电动势〕的问题中，动生电流的安培力做功对应着其它能与感应电能的转化，动生电流的安培力做多少功，就会有多少其它能与感应电能发生转化。
一、 能量的转化与守恒能量的转化与守恒这类问题难度一般不大，只要搞清能量的转化方向，应用守恒规律，问题也就迎刃而解。
【例题1】如图1所示，圆形线圈质量为m=0.1kg ，电阻R=0.8Ω，半径r=0.1m ，此线圈放绝缘光滑的水平面上，在y 轴右侧有垂直于线圈平面的B=0.5T 的匀强磁场，假设线圈以初动能E=5J 沿x 轴方向进入磁场，运动一段时间后，当线圈中产生的电能E e =3J 时，线圈恰好有一半进入磁场，如此此时磁场力的功率。
【分析与解答】在此题中，动能通过动生电流的安培力做功向感应电能转化。
当线圈一半进入磁场中时，题意已经明确了电路中产生了电能E e =3J ，由能量守恒，还有2J 的动能，进而求出速度，应用法拉第电磁感应定律求瞬时感应电动势，再求电流的大小，求安培力，最后求安培力的功率大小。
在最后求安培力的功率大小时，还可以用功能关系：动生电流的安培力做多少功，就会有多少其它能与感应电能发生转化。
所以安培力的功率等于电路中电流的电动率，解题过程相对简单。
解答略。
二、功能关系的应用【例题2】如图2，两金属杆ab 和cd 长均为l,电阻均为R,质量分别为M和m,M>m.用两根质量和电阻均可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合回路,并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧.两金属杆都处在水平位置,如下列图.整个装置处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中,磁感应强度为B.假设金属杆ab 正好匀速向下运动,求运动的速度.【分析与解答】此题时上世纪90年代初的一道全国高考试题，是很具代表性的滑杆问题，通常的处理方法是应用平衡观点来解决问题，在此不再多加评述。
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。
电磁感应现象中的能量转化
电磁感应现象中的能量转化1. 电磁感应现象的基本概念电磁感应现象是指在磁场中，导体内出现电流的现象。
当导体在磁场中运动或磁场的强度发生变化时，导体内就会出现感应电流。
这个现象被称为电磁感应现象。
2. 能量转化的原理电磁感应现象中，能量的转化是基于法拉第电磁感应定律的。
该定律指出，当磁通量的变化率发生改变时，就会在导体内部产生感应电动势。
感应电动势大小与磁通量变化率成正比，与导体自身的特性有关。
电磁感应现象中，能量从磁场转化为电能，而这种能量转化过程是不可逆的。
当导体内部出现感应电流时，导体内部就会出现电场，电场会对导体内部的电荷进行推动，从而产生电流。
这里的电流就是由磁场能量转化而来的。
3. 应用电磁感应现象是一种非常重要的物理现象，它被广泛应用于各种领域。
在电能产生方面，电磁感应现象被用于制造发电机。
发电机利用磁场和导体之间的相互作用，将机械能转化为电能。
这种能量转化是电力工业中最基本的过程之一。
在电磁炉中，电磁感应现象被用于加热。
电磁炉中，磁场通过感应线圈产生，产生的磁场会与锅炉底部的铁板相互作用，从而导致锅炉底部的铁板受到加热。
这种能量转化过程非常高效。
电磁感应现象还被用于制造变压器。
变压器利用磁场和导体之间的相互作用，将电能从一个电路传输到另一个电路。
变压器的工作原理基于法拉第电磁感应定律。
总之，电磁感应现象是一种非常重要的物理现象，它在现代工业和科学中得到了广泛的应用。
它的能量转化过程是基于法拉第电磁感应定律的，能够将磁场能量转化为电能，为我们的生活带来了便利。
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
电磁感应中的能量转化
当金属棒速度恰好达到最大速度时，则mgsinθ=F安+f
据法拉第电磁感应定律：E=BLv
据闭合电路欧姆定律：I=E/R B 2 L2v f mg sin FA 0.2 N R
下滑过程据动能定理得：
FA 0.3N
h 1 2 mgh f W mv sin 2
解析：MN上升到３.8m后，做匀速运动，电动机的输 出功率与克服重力和安培力做功的功率相等，故：
B L vm 2 (mg )vm UI I R R
代入数据可得： vm＝2m/s 根据功能关系可得：
2
2 2
（vm＝－3 m/s舍去）
1 2 ( IU I R)t mgh mvm Q 2
P=E2/R=（BLv）2/R 三根电阻丝的电阻Rab＜Rcd ＜ Ref
例6. 两金属杆ab和cd长均为 l , 电阻均为R, 质量分别为M和m, M>m. 用两根质量和电阻均 可忽略的不可伸长的柔软导线将它们连成闭合 回路, 并悬挂在水平、光滑、不导电的圆棒两侧 . 两金属杆都处在水平位置, 如图所示. 整个装置 处在一与回路平面相垂直的匀强磁场中, 磁感应 强度为B. 若金属杆ab正好匀速向下运动 , 求运 动的速度.
B d
•
例４如图所示，电动机牵引一根原来静止的长L为1 m、质量m 为0.1 kg的导体棒MN，其电阻R为1 Ω．导体棒架在处于磁感应 强度B为1 T、竖直放置的框架上，当导体棒上升h为3.8 m时获 得稳定的速度，导体产生的热量为2 J．电动机牵引棒时，电压 表、电流表的读数分别为7 V、1 A．电动机内阻r为1 Ω，不计 框架电阻及一切摩擦，g取10 m/s2，求： • MN稳定时的速度 • 上升到稳定的速度所用 • 的时间
电磁感应中的能量转换分析
电磁感应中的能量转换分析许多古老的神奇传说中，都提到了电磁感应的重要作用，比如启动一个建筑物的特殊发电机，甚至使一个历书里写着的一系列特定指令变得活跃起来。
这些都是电磁感应的力量，它可以从一种能量形式转换到另一种。
本文将回顾分析这种能量转换的历史，以及电磁感应与现代科学之间的关系。
电磁感应的发现历史有很深，可以追溯到18世纪。
电磁感应也被叫做Hall Effect，是爱迪生夫人在1885年发现的。
他发现了电流形成磁场，从而衍生出了“感应原理”，即有可以运用电磁力的发现，可以从一种能量形式转换到另一种能量形式。
后来，其他人也发明了一些跟电磁感应有关的装置，比如电磁转换器，它能够将电能转换为其他形式的能量，比如声音和光。
1880年，波兰物理学家托尔尔实现了通过电磁感应方式来产生电压的第一例发明，之后又不断有人发明出更多。
电磁感应能够实现能量转换的原理实质上是解决能量传输的问题。
例如，当你把一根电线从一个地方拔出来插到另一个地方的时候，在这里电能就被电磁感应转换成了热能。
起到转换作用的就是电流，能够通过电线传出来，并最终产生热能。
另一方面，电磁感应也能够将能量从一种形式转换到另一种形式。
例如，当你把一个磁铁放到一根电线上的时候，它会使电流在电线里产生磁场，从而产生电压。
在这里，磁力就被转化成了电能，这也是通过电磁感应来实现能量转换的方法。
但是，电磁感应不能够实现完全的能量转换，而是只能实现能量的局部转换。
在实践中，能量从一种形式结构转换到另一种形式结构的过程是有损失的，例如从电能转换成热能的过程中，一定会有热能的损失。
此外，由于能量的转换是有损耗的，所以电磁感应也因此受到了限制，能量转换的效率往往也不高。
在现代科学领域，电磁感应已经被普遍应用于电气设备中，例如发电机和发电厂，它们也都是利用电磁感应原理实现能量转换的。
此外，在电脑科学领域，人们也能够通过电磁感应来识别和辨认特定的材料，比如在芯片识别和安全认证上。
电磁感应中的能量关系正式版
电池
E电能 W化学 化学能
电流做功转化为其他形式的能
导体棒
E电能 W克安 其他形式的能
E电能 Q焦耳热
电流做功转化为其他形式的能
E电能 Q焦耳热
两条光滑水平导轨，平行放置，间距为L，其间连接电阻R。 现有一个长度为L，内阻为r导体棒，放在导轨上。整个装置 磁感应强度为B的匀强磁场中，方向如图，在恒力F拉动下， 导体棒从静止开始运动，棒与导轨无摩擦，并与框架组成闭 合回路。请问：（1）若导体棒的质量为m，棒能达到的最大 速度是多少？
两光滑水平导轨，平行放置，间距为L，其间连接电阻 为R。现有长度为L的导体棒置于导轨上，金属棒与导 轨组成闭合回路，整个装置置于磁感应强度为B的匀强 磁场中，磁感应强度方向如图，现以恒力F拉动导体棒， 请问回路中的能量如何转化？ y
Wfy洛 正功 R
fy洛
fx洛
vy vx
F
Wfx洛 负功
0
x
y R
2 2
Q焦耳热
B Lv BLv I R t t R t R R
2
2
2 2 2
W E电能 Q焦耳热
(2)若导线MN的质量为m，长度为L，感应电流I，假设 一个原子贡献一个自由电子，计算导线MN中电子沿导 线长度方向定向移动的平均速率v。NA是阿伏伽德罗常 数，e是元电荷，μ是摩尔质量。 我们设MN总电子数N，截面积为S 单位体积内的电子数n 我们回忆一下电流的微观表达式
I neSv
N nLS
N
m
NA
m NA nLS NA S nL
m
m NA IL I nev v nL em NA
应用3-电磁感应中的能量转化要点
解: 金属棒ab在冲量作用下获得速度v0 ，相应的动能 Ek= 1/2 mv02 ab切割磁感线运动，产生感应电流受到磁场力F 作用做减速运动，直到速度减为零停止下来，在这个过程中，ab棒的动能转化为电能，最终转化成导轨与ab棒产生的焦耳热Q1和Q2，满足 Q1＋Q2＝Ek a M 因导轨电阻R和ab棒电阻r是 P Q 串联关系，则 Q1/Q2=R/r 由以上各式可解得，金属棒 N 上产生的热量 Q2＝ m v02 r / 2(R＋r R r F v0 b B
练习。
图中MN和PQ为竖直方向的两平行长直金属导轨，间距l为0.40m，电阻不计。
导轨所在平面与磁感应强度B为0.50T的匀强磁场垂直。
质量m为6.0×103kg、电阻为1.0Ω的金属杆ab始终垂直于导轨，并与其保持光滑接触。
导轨两端分别接有滑动变阻器和阻值为3.0Ω的电阻R1。
当杆ab达到稳定状态时以速率v 匀速下滑，整个电路消耗的电功率P为0.27W，重力加速度取10m/s2，试求速率v和滑动变阻器接入电路部分的阻值R2。
R1 解：由能量守恒，有 mgv=P M P 代入数据解得 v=4.5m/s b 又 E=Blv=0.5 ×0.4×4.5＝0.9V a 设电阻R1与R2的并
联电阻为R并， v B R2 ab棒的电阻为r，有 Q 1/R1+ 1/R2 = 1/R并 N l 2/(R +r 2/P =3Ω P=IE=E R并+r=E 并∴ R2=6.0Ω。