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理清能量轉(zhuǎn)化過程求解電磁感應(yīng)問題
電磁感應(yīng)的本質(zhì)是不同形式的能量的轉(zhuǎn)化過程。理清能量轉(zhuǎn)化過程，用“能量”的觀點研究電磁感應(yīng)現(xiàn)象，往往比較簡便。下面分三個方面舉例說明。
1. 恒定的安培力做功問題
例1 如圖1所示，電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長ab=L，ad=h，質(zhì)量為m，從某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h。當線框恰好以恒定速度通過磁場時，線框中產(chǎn)生的焦耳熱是多少？（不考慮空氣阻力）
解法一 以線框為研究對象。線框穿過磁場（設(shè)速度為v）的時間 t=2h/v
線框穿過磁場時線框中產(chǎn)生的感應(yīng)電流
I=BLv/R
由平衡條件可知，線框在穿過磁場時所受的安培力
F=BIL=mg
由焦耳定律，線框中產(chǎn)生的熱量
Q=I2Rt
由以上四式解得 Q=2mgh
解法二 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，線框以恒定速率通過磁場的過程，重力與線框所受安培力相平衡。因此實質(zhì)是重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的過程。所以此過程中線框產(chǎn)生的焦耳熱為2mgh。
2. 變化的安培力做功問題
例2 如圖2所示，abcd為靜止于水平面上寬度為L而長度很長的U形金屬滑軌，bc邊接有電阻R，其它部分電阻不計。ef為一可在滑軌平面上滑動、質(zhì)量為m的均勻金屬棒。今金屬棒以一水平細繩跨過定滑輪，連接一質(zhì)量為M的重物。一勻強磁場B垂直滑軌面。重物從靜止開始下落，不考慮滑輪的質(zhì)量，且金屬棒在運動中均保持與bc邊平行。忽略所有摩擦力。則：（1）當金屬棒作勻速運動時，其速率是多少？（忽略bc邊對金屬棒的作用力）。（2）若重物從靜止開始至勻速運動時下落的總高度為h，求這一過程中電阻R上產(chǎn)生的熱量。
圖2
解析 視重物M與金屬棒m為一系統(tǒng)，使系統(tǒng)運動狀態(tài)改變的力只有重物的重力與金屬棒受到的安培力。由于系統(tǒng)在開始一段時間里處于加速運動狀態(tài)，由此產(chǎn)生的安培力是變化的，安培力做功屬于變力做功。
系統(tǒng)的運動情況分析可用簡圖表示如下：
棒的速度v↑棒中產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢E↑通過棒的感應(yīng)電流I↑棒所受安培力棒所受合力棒的加速度a↓
當a=0時，有
解得
題設(shè)情況涉及到的能量轉(zhuǎn)化過程可用簡圖表示如下：
由能量守恒定律有
解得
從求焦耳熱的過程可知，此題雖屬變化的安培力做功問題，但我們不必追究變力、變電流做功的具體細節(jié)，只需弄清能量的轉(zhuǎn)化途徑，用能量的轉(zhuǎn)化與守恒定律就可求解。
3. 簡單連接體
例3 如圖3所示，金屬棒a從h高處自靜止沿光滑弧形軌道下滑，進入軌道的水平部分以后，在自上而下的勻強磁場中運動，水平軌道也是光滑的，磁場的磁感應(yīng)強度是B。在軌道的水平部分原來靜止地放著一根金屬棒b，已知兩棒質(zhì)量相等且等于m，如果a棒始終沒有跟b棒相碰，求整個過程中導(dǎo)軌及兩棒組成的回路消耗的內(nèi)能。
圖3
解析 a棒切割磁感線在回路中產(chǎn)生感應(yīng)電流，a棒減速，b棒加速，當兩棒速度相等時，它們與導(dǎo)軌構(gòu)成的回路不再有感應(yīng)電流，a、b棒以同樣的速度運動。視a、b兩金屬棒為一系統(tǒng)，由于系統(tǒng)在a棒從斜面底端（設(shè)速度為）開始運動至a、b棒有共同速度（設(shè)為v）的過程中，水平方向上不受外力，動量守恒。設(shè)a、b棒的質(zhì)量均為m，則有
又由于a棒在下滑的過程中機械能守恒，則有
根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，系統(tǒng)在在a棒開始運動至a、b棒有共同速度的過程機械能（通過安培力作功）部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故回路消耗的內(nèi)能為
從以上的習(xí)題解答可以看出，伴隨有安培力做功過程，一定有其他形式的能量與電能（內(nèi)能）間轉(zhuǎn)化。所以在求解這些問題時，只需把握住能量的轉(zhuǎn)化途徑，復(fù)雜的問題也就變得簡單了。

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