发电机和电动机具有装置上和机理上的类似性。直流发电机和直流电动机的工作原理可以简化为如图（a）、图（b）所示的情景。在竖直向下的磁感应强度为B的匀强磁场中，两根光滑平行金属轨道MN、PQ固定在水平面内，相距为L，电阻不计，电阻为R的金属导体棒ab垂直于MN、PQ放在轨道上，与轨道接触良好，以速度v（v平行于MN）向右做匀速运动。
图（a）轨道端点MP间接有阻值为r的电阻，导体棒ab受到水平向右的外力作用。图（b）轨道端点MP间接有直流电源，内阻为r，导体棒ab通过光滑滑轮匀速提升重物，电路中的电流为I。
（1）求图（a）、图（b）中，金属棒两端a、b两点间的电压；
（2）求在时间内，图（a）“发电机”产生的电能和图（b）“电动机”输出的机械能；
（3）分析时间内，图（a）和图（b）中能量转化的过程。