5 电磁感应中的能量转化与守恒
[学习目标] 1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法.2.理解电磁感应过程中能量的转化情况,能用能量的观点分析和解决电磁感应问题.
1.在导线切割磁感线运动产生感应电流时,电路中的电能来源于机械能.机械能借助于电磁感应实现了向电能的转化.
2.在电磁感应中,产生的电能是通过外力克服安培力做功转化而来的,外力克服安培力做了多少功,就有多少电能产生;而这些电能又通过感应电流做功,转化为其他形式的能量.
一、电磁感应中的能量转化
[导学探究] (1)如图1所示,处在匀强磁场中的水平导轨上有一根与光滑导轨接触良好的可自由滑动的导体棒ab,现导体棒ab具有向右的初速度v,则:
图1
①导体棒中的感应电流方向如何?
②ab受到的安培力的方向如何?
③ab的速度如何变化?
④电路中的电能是什么能转化过来的?
(2)如(1)题图所示,设ab长为L,匀强磁场的磁感应强度为B,闭合电路的总电阻为R,导体棒在外力的作用下以速度v做匀速直线运动,求在t时间内,外力所做的功W外和感应电流的电功W电.
答案 (1)①由右手定则可确定,在ab内产生由a向b的感应电流.
②由左手定则可知,磁场对导体棒ab的安培力是向左的.
③安培力与速度方向相反,则安培力阻碍导体棒的运动,导体棒的速度逐渐减小到零.
④导体棒的机械能.