20xx滬科版高中物理選修3-214電磁感應(yīng)的案例分析(已修改)
2024-12-03 18:23 本頁(yè)面
【正文】 電磁感應(yīng)的案例分析 學(xué)習(xí)目標(biāo) 思維脈絡(luò) 1 .知道什么是反電動(dòng)勢(shì) , 會(huì)用電磁感應(yīng)定律判定反電動(dòng)勢(shì)的方向。 2 .理解具有反電動(dòng)勢(shì)的電路中的功率關(guān)系。 3 .掌握電磁感應(yīng)現(xiàn)象中的能量轉(zhuǎn)化與守恒問(wèn)題 , 并能用來(lái)處理力、電綜合問(wèn)題。 一 二 一、反電動(dòng)勢(shì) 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) ,線圈因切割磁感線 ,所以會(huì)產(chǎn)生 感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) 。線圈中產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)跟加在線圈上的電壓方向 相反 。把這個(gè)跟外加電壓方向相反的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)叫做反電動(dòng)勢(shì)。 一 二 二、功率關(guān)系 具有反電動(dòng)勢(shì)的電路中的功率關(guān)系 : IU IE 反 =I2R , IU 是電源供給電動(dòng)機(jī)的功率 ( 輸入功率 ), IE 反 是電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功率 ( 輸出功率 ), I2R 是電動(dòng)機(jī)回路中損失的熱功率。 練一練 關(guān)于反電動(dòng)勢(shì) ,下列說(shuō)法中正確的是 ( ) A .只要線圈在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)就能產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì) B .只要穿過(guò)線圈的磁通量變化 ,就產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì) C .電動(dòng)機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)線圈內(nèi)產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì) D .反電動(dòng)勢(shì)就是發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì) 解 析 :反電動(dòng)勢(shì)是與電源電動(dòng)勢(shì)相反的電動(dòng)勢(shì) ,其作用是削弱電源的電動(dòng)勢(shì)。產(chǎn)生反電動(dòng)勢(shì)的前提是必須有電源存在 ,選項(xiàng) C 正確。 答案 : C 探究一 探究二 探究三 電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化與守恒 問(wèn)題導(dǎo)引 電磁感應(yīng)現(xiàn)象中如何實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程 ? 提示 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 ,克服安培力做功的過(guò)程就是將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程 ,安培力做正功的過(guò)程就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能的過(guò)程。 探究一 探究二 探究三 名師精講 1 .電磁感應(yīng)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(yīng)現(xiàn)象當(dāng)然也不例外。電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 ,從磁通量變化的 角度來(lái)看 ,感應(yīng)電流總要阻礙原磁通量的變化 。 從導(dǎo)體和磁體相對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度來(lái)看 ,感應(yīng)電流總要阻礙它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。電磁感應(yīng)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(guò)程中 ,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能。 2 .電磁感應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化 ( 1 ) 電磁感應(yīng)現(xiàn)象的實(shí)質(zhì)是其他形式的能和電能之間的轉(zhuǎn)化。 ( 2 ) 感應(yīng)電流在磁場(chǎng)中受安培力 ,外力克服安培力做功 ,將其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能 ,電流做功再將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。 ( 3 ) 電流做功產(chǎn)生的熱量用焦耳定律計(jì)算 ,公式為 Q = I2Rt 。 探究一 探究二 探究三 3 .求解電磁感應(yīng)現(xiàn)象中能量守恒問(wèn)題的一般思路 ( 1 ) 分 析回路 ,分清電源和外電路。 在電磁感應(yīng)現(xiàn)象中 ,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量發(fā)生變化的回路將產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì) ,該導(dǎo)體或回路就相當(dāng)于電源 ,其余部分相當(dāng)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(zhuǎn)化。如 : 做功情況 能量變化特點(diǎn) 滑動(dòng)摩擦力做功 有內(nèi)能產(chǎn)生 重力做功 重力勢(shì)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(zhuǎn)化為電能 , 并且克服安培力做多少功 , 就產(chǎn)生多少電能 安培力做正功 電能轉(zhuǎn)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(yīng)中產(chǎn)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(yīng)的其他能量的減少量等于產(chǎn)生的電能。 ( 3 ) 利用電路特征求 解 :通過(guò)電路中所消耗的電能來(lái)計(jì)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(dǎo)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(yīng)強(qiáng)度為 B 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中 ,質(zhì)量為 m 的導(dǎo)體棒與固定彈簧相連 ,放在導(dǎo)軌上 ,導(dǎo)軌與導(dǎo)體棒的電阻均可忽略 ,初始時(shí)刻 ,彈簧恰處于自然長(zhǎng)度 ,導(dǎo)體棒具有水平向右的初速度 v0。在沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 ,導(dǎo)體棒始終與導(dǎo)軌垂直并保持良好的接觸。 (1 )
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