20xx滬科版高中物理選修3-214電磁感應的案例分析(已修改)
2024-12-03 18:23 本頁面
【正文】 電磁感應的案例分析 學習目標 思維脈絡 1 .知道什么是反電動勢 , 會用電磁感應定律判定反電動勢的方向。 2 .理解具有反電動勢的電路中的功率關系。 3 .掌握電磁感應現(xiàn)象中的能量轉化與守恒問題 , 并能用來處理力、電綜合問題。 一 二 一、反電動勢 電動機轉動時 ,線圈因切割磁感線 ,所以會產生 感應電動勢 。線圈中產生的感應電動勢跟加在線圈上的電壓方向 相反 。把這個跟外加電壓方向相反的感應電動勢叫做反電動勢。 一 二 二、功率關系 具有反電動勢的電路中的功率關系 : IU IE 反 =I2R , IU 是電源供給電動機的功率 ( 輸入功率 ), IE 反 是電動機輸出的機械功率 ( 輸出功率 ), I2R 是電動機回路中損失的熱功率。 練一練 關于反電動勢 ,下列說法中正確的是 ( ) A .只要線圈在磁場中運動就能產生反電動勢 B .只要穿過線圈的磁通量變化 ,就產生反電動勢 C .電動機在轉動時線圈內產生反電動勢 D .反電動勢就是發(fā)電機產生的電動勢 解 析 :反電動勢是與電源電動勢相反的電動勢 ,其作用是削弱電源的電動勢。產生反電動勢的前提是必須有電源存在 ,選項 C 正確。 答案 : C 探究一 探究二 探究三 電磁感應中的能量轉化與守恒 問題導引 電磁感應現(xiàn)象中如何實現(xiàn)能量的轉化過程 ? 提示 在電磁感應現(xiàn)象中 ,克服安培力做功的過程就是將其他形式的能轉化為電能的過程 ,安培力做正功的過程就是將電能轉化為其他形式的能的過程。 探究一 探究二 探究三 名師精講 1 .電磁感應現(xiàn)象中的能量守恒 能量守恒定律是自然界中的一條基本規(guī)律 ,電磁感應現(xiàn)象當然也不例外。電磁感應現(xiàn)象中 ,從磁通量變化的 角度來看 ,感應電流總要阻礙原磁通量的變化 。 從導體和磁體相對運動的角度來看 ,感應電流總要阻礙它們的相對運動。電磁感應現(xiàn)象中的 “ 阻礙 ” 正是能量守恒的具體體現(xiàn) ,在這種 “ 阻礙 ”的過程中 ,其他形式的能轉化為電能。 2 .電磁感應中的能量轉化 ( 1 ) 電磁感應現(xiàn)象的實質是其他形式的能和電能之間的轉化。 ( 2 ) 感應電流在磁場中受安培力 ,外力克服安培力做功 ,將其他形式的能轉化為電能 ,電流做功再將電能轉化為內能。 ( 3 ) 電流做功產生的熱量用焦耳定律計算 ,公式為 Q = I2Rt 。 探究一 探究二 探究三 3 .求解電磁感應現(xiàn)象中能量守恒問題的一般思路 ( 1 ) 分 析回路 ,分清電源和外電路。 在電磁感應現(xiàn)象中 ,切割磁感線的導體或磁通量發(fā)生變化的回路將產生感應電動勢 ,該導體或回路就相當于電源 ,其余部分相當于外電路。 ( 2 ) 分析清楚有哪些力做功 ,明確有哪些形式的能量發(fā)生了轉化。如 : 做功情況 能量變化特點 滑動摩擦力做功 有內能產生 重力做功 重力勢能必然發(fā)生變化 克服安培力做功 必然有其他形式的能轉化為電能 , 并且克服安培力做多少功 , 就產生多少電能 安培力做正功 電能轉化為其他形式的能 ( 3 ) 根據(jù)能量守恒列方程求解。 探究一 探究二 探究三 4 .電能的三種求解思路 ( 1 ) 利用克服安培 力做功求 解 :電磁感應中產生的電能等于克服安培力所做的功。 ( 2 ) 利用能量守恒求 解 :相應的其他能量的減少量等于產生的電能。 ( 3 ) 利用電路特征求 解 :通過電路中所消耗的電能來計算。 探究一 探究二 探究三 例題 1 如圖所示 ,固定的水平光滑金屬導軌 ,間距為 L ,左端接有阻值為 R 的電阻 ,處在方向豎直向下、磁感應強度為 B 的勻強磁場中 ,質量為 m 的導體棒與固定彈簧相連 ,放在導軌上 ,導軌與導體棒的電阻均可忽略 ,初始時刻 ,彈簧恰處于自然長度 ,導體棒具有水平向右的初速度 v0。在沿導軌往復運動的過程中 ,導體棒始終與導軌垂直并保持良好的接觸。 (1 )
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