5 电磁感应中的能量转化与守恒
[学科素养与目标要求]
物理观念：进一步熟练掌握牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等力学基本规律．
科学思维：1.掌握电磁感应中动力学问题的分析方法，建立解决电磁感应中动力学问题的思维模型.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
(1)如图所示，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：
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．
(2)导体棒产生的感应电动势E＝BLv，
电路中感应电流I＝＝
磁场对这个电流的作用力：F安＝BIL＝
保持匀速运动所需外力F外＝F安＝
在t时间内，外力所做的功W外＝F外vt＝t
此时间内，感应电流的电功为W电＝I2Rt＝t
1．电磁感应中能量的转化
(1)转化方式
(2)涉及到的常见功能关系
①有滑动摩擦力做功，必有内能产生；
②有重力做功，重力势能必然发生变化；
③克服安培力做多少功，就有多少其他形式的能转化为电能．
