高中物理：电磁感应中的能量问题

产生感应电流的过程，就是能量转化的过程。

安培力对导体做正功，是将电能转化为机械能；安培力对导体做负功，是将机械能转化为电能。感应电流在电路中通过电阻又将电能转化为热能。

例、如图所示，宽L＝0.5m的平行长金属导轨与水平面夹角θ＝37°．与导轨平面垂直的匀强磁场磁感应强度B＝1.0T．质量m＝100g的金属棒ab垂直两导轨放置，其电阻r＝1Ω，与导轨间滑动摩擦因数μ＝0.25．两导轨由R＝9Ω的电阻在下端相连．导轨及导轨与ab棒接触电阻不计（取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s²）．求：

（1）当ab沿轨道向下运动，速度v＝10m/s时，ab棒运动的加速度．

（2）ab棒沿轨道下滑的最大速度．

（3）ab棒以最大速度运动时，重力对ab棒做功的功率，ab棒产生的电功率以及输出的电功率．

分析与解答：（1）ab棒在导轨上下滑时受力情况如图4所示，其中磁场力F＝BIL＝

，摩擦力

，根据牛顿第二定律，在沿轨道方向上

。

 

当v＝10m/s时，ab棒运动的加速度大小是

（2）当ab棒在导轨上运动加速度变为零时，开始做匀速运动，这时ab运动速度有最大值．由上述方程可知：mgsinθ－μmcosθ－B²L²v/（R＋r）＝0，

＝16（m/s）．

（3）重力做功的功率．P₁＝mgvsinθ＝0.1×10×16×0.6＝9.6（W）．

金属棒ab产生的电功率

。

输出的电功率

。