电磁感应的能量问题

电磁感应的能量问题

电磁感应中的动力学问题

1．安培力的大小

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感应电动势：E＝Blv

感应电流：I＝

E

R＋r

安培力公式：F＝BIl

⇒F＝

B2l2v

R＋r

2．安培力的方向

(1)先用右手定则确定感应电流方向，再用左手定则确定安培力方向。

(2)根据楞次定律，安培力方向一定和导体切割磁感线运动方向相反。

1．电磁感应中动力学问题的动态分析

联系电磁感应与力学问题的桥梁是磁场对电流的安培力，由于感应电流与导体切割磁感线运动的加速度有着相互制约关系，因此导体一般不是匀变速直线运动，而是经历一个动态变化过程再趋于一个稳定状态，分析这一动态过程的基本思路是：

导体受力运动――→

E＝BLv感应电动势错误!感应电流错误!通电导体受安培力→合外力变化――→

F合＝ma加速度变化→速度变化→周而复始地循环，循环结束时，加速度等于零，导体达到稳定的临界状态。

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。

3．两种状态处理

(1)导体处于平衡态——静止或匀速直线运动状态。

处理方法：根据平衡条件——合外力等于零，列式分析。

(2)导体处于非平衡态——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。

4．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、加速度为最大值或最小值的条件。

(2)基本思路是：

电磁感应中的能量问题

1．能量的转化

闭合电路的部分导体做切割磁感线运动产生感应电流，感应电流在磁场中受安培力。外力克服安培力做功，将其它形式的能转化为电能，电流做功再将电能转化为其它形式的能。

2．实质

电磁感应现象的能量转化，实质是其它形式的能和电能之间的转化。

1．能量转化分析

(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)当磁场不动、导体做切割磁感线的运动时，导体所受安培力与导体运动方向相反，此即电磁阻尼。在这种情况下，安培力对导体做负功，即导体克服安培力做功，将机械能转化为电能，当感应电流通过用电器时，电能又转化为其它形式的能，如通过电阻转化为内能(焦耳热)。

即：其他形式的能如：机械能

――――――→安培力做负功 电能――――→电流做功 其他形式的能如：内能

(3)当导体开始时静止、磁场(磁体)运动时，由于导体相对磁场向相反方向做切割磁感线

运动而产生感应电流，进而受到安培力作用，这时安培力成为导体运动的动力，此即电磁驱动。在这种情况下，安培力做正功，电能转化为导体的机械能。

综上所述，安培力做功是电能和其他形式的能之间相互转化的桥梁，表示如下：

其他形式的能。

电能W安＞0

W安＜0

2．求解焦耳热Q的三种方法

(1)直接法：Q＝I2Rt

(2)功能关系法：Q＝W克服安培力

(3)能量转化法：Q＝ΔE其他能的减少量

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1电磁感应动力学问题中，要抓好受力情况、运动情况的动态分析。导体受力运动产生感应电动势→感应电流→通电导体受安培力→合外力变化→加速度变化→速度变化，最终加速度为零，导体达到匀速运动的稳定状态。

2这类问题要抓住“速度变化引起安培力变化”这个关系，并从分析物体的受力情况与运动情况入手解决问题，这是解题的关键。

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