人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律教学课件ppt

这是一份人教版 (2019)选择性必修 第二册2 法拉第电磁感应定律教学课件ppt，共28页。PPT课件主要包含了电磁感应现象，产生电能，机械能，能量变化，功是能量转化的量度，重力做功，重力势能变化，合外力做功，动能变化，安培力做功等内容，欢迎下载使用。
在匀强磁场中，足够长的光滑导轨，宽度为L；金属棒ab，阻值为r，初速v0；定值电阻R，其余部分电阻不计。
问题：哪种能量转化为电能？
问题：怎么实现的能量转化？定量关系？
问题：什么力做功来量度？
当金属棒的速度为任意值v 时，取一段极短的时间Δt
ΔW克安= + BiL(vΔt)
ΔW电=+E i Δt=+BLviΔt
因此，在任意一个微元内都满足
问题：这里的非静电力是哪个力？ 其做功特点？
金属棒内部的自由电子“随棒”有向右的速度v
因v而使该自由电子受到洛伦兹力 f1=evB(b→a)
稳定时，自由电子有沿棒方向速 u (b→a)
因u而使该自由电子受到洛伦兹力 f2=euB (向左)
问题：这两个洛伦兹的分力做功关系？
在f1的作用下，把自由电子从电源正极“搬回”负极， f1是电源内部的非静电力。
根据几何关系，可以证明，洛伦兹力的合力f 和自由电子的合速度v合方向垂直，洛伦兹做的总功为零
所以， W1= -W2
在Δt时间内，分力f1做功为 W1= + f1 (uΔt ) = +evB(uΔt)
在Δt时间内，分力f2做功为W2= - f2 (vΔt ) = -euB(vΔt)
杆内大量自由电子的水平分洛伦兹力f2的总和宏观上表现为安培力
杆内大量自由电子沿棒方向分洛伦兹力f1的总和宏观上表现为电源内部总的非静电力
克服安培力做的功 = 非静电力做的功
例题1：电阻为R的矩形导线框abcd,边长ab=L, ad=h,质量为m,自某一高度自由落体,通过一匀强磁场,磁场方向垂直纸面向里,磁场区域的宽度为h ,如图。若线框恰好以恒定速度通过磁场，求线框内产生的焦耳热等于多少？ (不考虑空气阻力)
①→②：只受重力；自由落体
②→③：受重力、安培力；匀速
③→④：受重力、安培力；匀速
所以，Q总=WG=2mgh
方法二：能量转化与守恒
ΔEp减=ΔEK+Q总
拓展：求穿过磁场区域过程中，电热功率是多少？
求电热功率的一般思路：
直接求解 P热=I2R 若P热恒定 P热=Q总/t
间接求解 Q总=W克安 → P热=P克安
求解穿过磁场过程中的电流I
匀速→平衡状态（合外力为零）
利用P热=I2R即可求解
通过磁场的时间 t=2h/v
利用 P热=Q总/t 即可求解
可以利用 P热=P克安 =F安v
例题2：如图所示，固定的水平光滑金属导轨，间距为L，左端接有阻值为R的电阻，处在方向竖直、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量m的导体棒与固定轻弹簧相连，放在导轨上，导轨与导体棒的电阻均可忽略。初始时刻，弹簧恰处于自然长度，导体棒具有水平向右的初速度v0。在沿导轨往复运动的过程中，导体棒始终与导轨垂直并保持良好接触。（1）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？（2）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？
（1）若导体棒从初始时刻到速度第一次为零时，弹簧的弹性势能为Ep，则这一过程中安培力所做的功W1和电阻R上产生的焦耳热Q1分别为多少？
初状态：导体棒速度v0、弹簧原长
末状态：导体棒速度0、弹性势能Ep
该过程中涉及的能量转化：
W克安 = ΔE电= Q总
（2）导体棒往复运动，最终将静止于何处？从导体棒开始运动直到最终静止的过程中，电阻R上产生的焦耳热Q为多少？
假设静止x处，若x≠0，则F合≠0，矛盾！所以，只能最终静止在弹簧原长位置。
末状态：导体棒速度0、弹簧原长