1、1.知道反电动势的概念，会用电磁感应定律判定反电动势的方向2.理解电磁感应现象中能量的转化，会解决有关能量的转化问题(重点)3.会用能量转化的观点来分析问题(难点)目标导航 新知初探 自主学习 一、反电动势 定义 1.电动机转动时，线圈因切割磁感线，所以会产生_线圈中产生的感应电动势跟加在线圈上的电压方向_把这个跟外加电压方向相反的感应电动势叫做反电动势 感应电动势相反2.具有反电动势的电路中的功率关系 IUIE反I2R，_是电源供给电动机的功率(输入功率)，_是电动机输出的机械功率(输出功率)，_是电动机回路中损失的热功率 IUIE反I2R想一想电动机由于机械故障停转时，为什么要立即切断电源
2、？提示：如果电动机工作时由于机械阻力过大而停止转动，这时反电动势消失，电阻很小的线圈直接连在电源的两端，电流会很大，时间长了会把电动机烧坏 二、电磁感应现象中的功能关系 在电磁感应现象中，克服_做功的过程就是将其他形式的能转化为电能的过程，克服_做了多少功,就有多少其他形式的能转化为电能；_做正功的过程就是 将 电 能 转 化 为 其 他 形 式 的 能 的 过 程，_做了多少正功,就有多少电能转化为其他形式的能 安培力安培力安培力安培力学案导引1.反电动势的原理是什么？其作用是什么？2.反电动势的方向判断和电动势一样吗？要点探究讲练互动 对反电动势的理解1.反电动势的产生原理 如图所示，当电
3、动机通过如图所示电流时，线圈受安培力方向可由左手定则判定，转动方向如图所示，此时AB、CD两边切割磁感线，必有感应电动势产生，感应电流方向可由右手定则来判定，与原电流方向相反，故这个电动势叫做反电动势 2.反电动势的作用反电动势会阻碍线圈的转动，如果线圈维持原来的转动，电源就要向电动机提供电能，此时电能转化为其他形式的能3.探究电动机的反电动势电动机的反电动势由电动机的转子切割磁感线而产生，其方向与外加电压相反，故称为“反电动势”此时通过电枢线圈的电流，正比于外加电压与反电动势之差，设 U 为外加电压，E 为反电动势，R 为直流电动机的内电阻，则通过直流电动机的电流 IUER，UIRE.如图所
4、示，M为一线圈电阻r0.4 的电动机，R24，电源电动势E40 V当开关S断开时，电流表的示数I11.6 A；当开关S闭合时，电流表的示数I24.0 A，求开关S闭合时电动机发热消耗的功率和电动机线圈的反电动势E反例1【审题指导】解此题应注意两点：(1)电键断开和闭合时电路结构及满足的规律(2)利用功率关系UIIEI2R计算反电动势【精讲精析】设电源内阻为 r，当开关 S 断开时，I1ERr，即 1.6 A40 V24 r，得r1 .当开关 S 闭合时，I24 A，则 U 内I2r4 V，U 外EU 内40 V4.0 V36 V，即电动机两端的电压为 36 V.P热I2rI2U外R2r4.03
5、62420.4 W2.5 W.P 机P 输P 热I2U外R U 外2.5 W87.5 W，又因 P 机E 反IE 反4.03624 W87.5 W，所以 E 反87.52.5 V35 V.【答案】2.5 W 35 V【规律方法】(1)电动机问题涉及工作电压、电流和功率,特别是总功率、内阻发热功率、输出功率的关系(2)解题方法是从电动机的总功率入手，找出发热功率和输出功率，对应列方程求解 变式训练一台小型直流风扇的额定电压为22 V，正常工作时的电流为0.8 A，若电动机的线圈电阻为2.5，则这台电动机的反电动势为_,电动机的输出功率为_ 解析：由UIRE知 EUIR(220.82.5)V20
6、V P出EI200.8 W16 W.答案：20 V 16 W 学案导引1.电磁感应现象中如何实现电能的转化？2.处理能量问题的基本思路是什么？电磁感应中的能量问题1.电磁感应中的能量转化(1)电磁感应现象的实质是其他形式的能和电能之间的转化(2)感应电流在磁场中受安培力，外力克服安培力做功，将其他形式的能转化为电能，电流做功再将电能转化为内能(3)电流做功产生的热量用焦耳定律计算，公式为QI2Rt.2.电磁感应中求解电能的思路(1)利用克服安培力做功求解：电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功(2)利用能量守恒求解：相应的其他能量的减少量等于产生的电能(3)利用电路特征求解：通过电路中所消
7、耗的电能来计算3.在电磁感应现象中应用能量守恒定律解题的一般思路(1)分析回路，分清电源和外电路在电磁感应现象中，切割磁感线的导体或磁通量发生变化的回路将产生感应电动势，该导体或回路就相当于电源，其余部分相当于外电路(2)分析清楚有哪些力做功，明确有哪些形式的能量发生了转化如：(3)根据能量守恒列方程求解做功情况 能量变化特点 滑动摩擦力做功 有内能产生 重力做功 重力势能必然发生变化 克服安培力做功 必然有其他形式的能转化为电能，并且克服安培力做多少功，就产生多少电能 安培力做正功 电能转化为其他形式的能 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，处在方向竖直向下、
8、磁感应强度为B的匀强磁场中，质量为m的导体棒与固定弹簧相连，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的接触 例2(1)求初始时刻导体棒受到的安培力(2)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分别是多少？(3)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？【思维流程】分析电源（导体棒）寻找功能关系 依据能量守恒和平衡求解【精讲精析】(1)初始时刻棒
9、中的感应电动势EBLv0 棒中的感应电流 IER 作用于棒上的安培力 FBIL 联立，得 FB2L2v0R，方向水平向左(2)由功能关系得安培力做功 W1Ep12mv20，电阻 R 上产生的焦耳热 Q112mv20Ep.(3)由能量转化及平衡条件等可判断知：棒最终静止于初始位置，Q12mv20.【答案】(1)B2L2v0R，方向水平向左(2)W1Ep12mv20 Q112mv20Ep(3)棒最终静止于初始位置 Q12mv20【规律方法】分析电磁感应中的能量问题时，搞清电路结构、分清各种形式能的转化是前提，借助闭合电路欧姆定律、能量守恒列式是关键 变式训练2.如图所示，电阻不计的光滑平行金属导轨
10、MN和OQ水平放置，MO间接有阻值为R的电阻，导轨相距为L，其间有竖直向下的匀强磁场，质量为m，电阻为R0的导体棒CD垂直于导轨放置，并接触良好用平行于MN向右的水平力拉动CD从静止开始运动，拉力的功率恒定为P，经过时间t导体棒CD达到最大速度v0.求：(1)磁场磁感应强度B的大小；(2)该过程中R电阻上所产生的电热解析：(1)最大速度时拉力与安培力合力为零 P/v0BIL0 EBLv IE/(RR0)即Pv0B2L2v0RR00 BP（RR0）L2v20.(2)由能量关系，产生总电热 Q PtQmv20/2 QPtmv20/2 R 电阻上所产生的电热 QRRRR0QRRR0(Ptmv20/2
11、)答案：(1)P（RR0）L2v20(2)RRR0Ptmv202电磁感应中的力、电综合问题 经典案例(12分)(2011高考四川卷)如图所示，间距l0.3 m的平行金属导轨a1b1c1和a2b2c2分别固定在两个竖直面内，在水平面a1b1b2a2区域内和倾角37的斜面c1b1b2c2区域内分别有磁感应强度B10.4 T、方向竖直向上和B21 T、方向垂直于斜面向上的匀 热点示例创新拓展 强磁场电阻R0.3、质量m10.1 kg、长为l的相同导体杆K、S、Q分别放置在导轨上,S杆的两端固定在b1、b2点，K、Q杆可沿导轨无摩擦滑动且始终接触良好.一端系于K杆中点的轻绳平行于导轨绕过轻质滑轮自然下
12、垂，绳上穿有质量m20.05 kg的小环已知小环以a6 m/s2的加速度沿绳下滑，K杆保持静止，Q杆在垂直于杆且沿斜面向下的拉力F作用下匀速运动不计导轨电阻和滑轮摩擦,绳不可伸长取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)小环所受摩擦力的大小；(2)Q杆所受拉力的瞬间功率【思路点拨】(1)对小环应用牛顿第二定律,求解摩擦力(2)从杆Q的平衡条件入手求解拉力F的大小(3)从杆K的平衡条件结合法拉第电磁感应定律的推论，以及欧姆定律(含并联电路特点)进行求解速度v.【解题样板】(1)以小环为研究对象，由牛顿第二定律 m2gfm2a(2分)代入数据得f0.2 N(1分)(2)设流过杆K的电流为I，由平衡条件得 fB1Il(2分)对杆Q，根据并联电路特点以及平衡条件得 B22IlFm1gsin(2分)【答案】(1)0.2 N(2)2 W由法拉第电磁感应定律的推论得 EB2lv(1 分)根据欧姆定律有 2I ER总(1 分)且 R 总R2R 瞬时功率表达式为 PFv(2 分)联立以上各式得 P2 W(1 分)本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
