电磁感应现象中能的转化和守恒

电磁感应现象中能的转化和守恒雅安教育学院学报 (综合版 ) 理科教学研究 2 (X刃年第卫期 (总第 30 期 ) 电磁感应现象中能的转化和守恒 ▲王峰在电磁感应的复习中 , 对常见的一道传统练习题 , 许多复习资料的解法是错误的 , 导致学生理解失误。通过下例的分析 , 有助于学生进一步加深对电磁感应现象中能的转化和守恒的理解。例 :如图(一 )所示 , 金属棒 L 自高处由静止释放 , 沿光滑的弧形平行金属轨滑下 , 进入光滑的处在竖直向下的匀强磁场 B 中的水平金属导轨上运动。轨道的水平部分原来...

雅安教育学院学报 (综合版 ) 理科教学研究 2 (X刃年第卫期 (总第 30 期 ) 电磁感应现象中能的转化和守恒 ▲王峰在电磁感应的复习中 , 对常见的一道传统练习题 , 许多复习资料的解法是错误的 , 导致学生理解失误。通过下例的分析 , 有助于学生进一步加深对电磁感应现象中能的转化和守恒的理解。例 :如图(一 )所示 , 金属棒 L 自高处由静止释放 , 沿光滑的弧形平行金属轨滑下 , 进入光滑的处在竖直向下的匀强磁场 B 中的水平金属导轨上运动。轨道的水平部分原来静止地放着一根质量与 L 相同为 m 的金属棒 M 。假设 L 与 M 始终没有相碰 , 求棒 L 、 M 的最终速度及整个过程中由导轨及两棒组成的回路中消耗的电能。解 : L 进人磁场前 ,机械能守恒。以 VL 二丫乏酥进入磁场后 , 感应电流受安培力作用而使 L 减速 M 加速 , 当 L 、M 速度相等时△中二 0 感应电流消失 , L 、 M 以相同的速度 V 作匀速直线运动 , 此过程由 L 、M 组成的系统动量守恒 : m V L 二 Zn lV 一电源向一内阻为 R 的电动机 M 供电 , 使电动机转动。根据能的转化和守恒守律可知 , 电源和电动机组成的回路消耗的电能 E 显然等于回路产生的 E内与电动机输出的机械能际之和。其实 , 图(二 )正好是图 (一 )的等效电路 , L 相当于电源 , M 相当于电动机 , E 是电源内储存的电能 , 即是图 (一 )中的 n妙。图 (二 )中回路消耗的电能应为 M 获得的机械能 (即动能 ) E机与回路产生的热 E内之和 , 而回路中产生的热为回路机械有能的损失 , 即 : E损二 E内 + E机 ( n妙 - 3万m gh 令·Zm俨) +石李耐乙 : . V 二速度 ) 警=告俪‘此速度为 L 、“ 最终由导轨及 LM 组成的回路消耗的电能 E等于此过程中系统所损失的机械能 , 即 E损涯酥) 2 mgh - 告砂‘ 李2m/ 二 mgh 一 m (令石以上解答的前一个问题是正确的 , 后一问是错误的。为了说明问题 , 我们不妨例举一熟悉的电路 : (如图二 ) 本题中错误的原因在于容易把图 (一 )中的 M 等效为纯电阻用电器 , 从而错误地认为系统损失的机械能等于回路产生的电势 , 实际上电流通过 M 时 , 在产生电热的同时 , M 的动能在增大 , 因此 M 是一个非纯电阻用电器。通过以上分析 , 判断电磁感应现象中能的转化问题时 , 首先应该把一个具体的物理模型等效为一个直流电路 , 明确等效电源 , 等效用电器分别属于哪一部分 , 然后分析等效用电器有什么形式的能输出 , 除了电热以外若还有其它形式的能产生 , 则该电阻就不是纯电阻电路 , 欧姆定律就不能应用 , 只能由能的转化和守恒定律来处理具体的问题。

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