电磁感应中的导体棒1概要

2020/1/281《电磁感应中的导轨类问题之一》2020/1/282电磁感应中的导轨问题受力情况分析运动情况分析动力学观点能量观点牛顿定律平衡条件动能定理能量守恒2020/1/283电动式发电式阻尼式v0F一、单棒问题运动特点最终特征a逐渐减小的减速运动静止a逐渐减小的加速运动匀速a逐渐减小的加速运动匀速基本模型I=0(或恒定)I恒定I=02020/1/284a.阻尼式单棒分析vv001．电路特点导体棒相当于电源。2．安培力的特点安培力为阻力，并随速度减小而减小。3．加速度特点加速度随速度减小而减小4．运动特点a减小的减速运动5．最终状态静止22BBlvFBIlRr22()BFBlvammRrvtOv02020/1/285vv006．三个规律(1)能量关系：22()BFBlvammRr(2)动量关系：(3)瞬时加速度：7．变化(1)有摩擦(2)磁场方向不沿竖直方向a.阻尼式单棒分析rRQQmv21WQrR20安rRSΔBLrRφΔnqBLmvqmv-0tΔLIB-002020/1/286练习：AB杆受一冲量作用后以初速度v0=4m/s，沿水平面内的固定轨道运动，经一段时间后而停止。AB的质量为m=5g，导轨宽为L=0.4m，电阻为R=2Ω，其余的电阻不计，磁感强度B=0.5T，棒和导轨间的动摩擦因数为μ=0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=10－2C，求：上述过程中(g取10m/s2)(1)AB杆运动的距离；(2)AB杆运动的时间；(3)当杆速度为2m/s时其加速度为多大？ABRv0B2020/1/287b.发电式单棒分析FF1．电路特点导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势E＝Blv2．安培力的特点安培力为阻力，并随速度增大而增大3．加速度特点加速度随速度增大而减小BFFmgam4．运动特点a减小的加速运动BFBIlBlvBlRr22BlvRr＝v22()FBlvgmmRrvmtvO2020/1/288b.发电式单棒FF22()()mFmgRrvBl5．最终特征匀速运动6．两个极值(1)v=0时,有最大加速度：(2)a=0时,有最大速度：mFmgamBFFmgam220()FBlvgmmRr2020/1/289b.发电式单棒分析BlsqnRrRrFF220()FBlvgmmRr7．稳定后的能量转化规律8．起动过程中的三个规律(1)动量关系：(2)能量关系：(3)瞬时加速度：0mFtBLqmgtmv212EmFsQmgSmvBFFmgam是否成立？2()mmmBLvFvmgvRr问：2020/1/28109．几种变化(3)拉力变化(4)导轨面变化（竖直或倾斜）(1)电路变化(2)磁场方向变化FB加沿斜面恒力通过定滑轮挂一重物FFBF若匀加速拉杆则F大小恒定吗？b.发电式单棒分析F2020/1/2811c.电动式单棒BFBIl1．电路特点导体为电动边，运动后产生反电动势（等效于电机）。2．安培力的特点安培力为运动动力，并随速度减小而减小。3．加速度特点加速度随速度增大而减小BFmgam4．运动特点a减小的加速运动(EEBlRr反）(BElvBlRr）＝(B()ElvBlgmRr）=tvOvm2020/1/28125．最终特征匀速运动6．两个极值(1)最大加速度：(2)最大速度：v=0时,E反=0,电流、加速度最大mEIRr,mmFBIlmmFmgam稳定时，速度最大，电流最小min,mEBlvIRrlrRBlvEBmminminmgFBIl22)(lBrRmgBlEvmc.电动式单棒2020/1/28137．稳定后的能量转化规律minmin()2minmIEIEIRrmgv反8．起动过程中的三个规律(1)动量关系：(2)能量关系：(3)瞬时加速度：0mBLqmgtmv212EmqEQmgSmvBFmgam(B()ElvBlgmRr）=c.电动式单棒BlsqnRrRr还成立吗？2020/1/28149．几种变化(1)导轨不光滑(2)倾斜导轨(3)有初速度(4)磁场方向变化v0BBc.电动式单棒2020/1/2815练习：如图所示，水平放置的足够长平行导轨MN、PQ的间距为L=0.1m，电源的电动势E＝10V，内阻r=0.1Ω，金属杆EF的质量为m=1kg，其有效电阻为R=0.4Ω，其与导轨间的动摩擦因数为μ＝0.1，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝1T，现在闭合开关，求：（1）闭合开关瞬间，金属杆的加速度；（2）金属杆所能达到的最大速度；（3）当其速度为v=20m/s时杆的加速度为多大？（忽略其它一切电阻，g=10m/s2）MPNQEFB2020/1/2816如图所示，固定在水平桌面上的光滑金属框架cdef处于竖直向下磁感应强度为B0的匀强磁场中.金属杆ab与金属框架接触良好.此时abed构成一个边长为L的正方形，金属杆的电阻为r，其余部分电阻不计.①若从t=0时刻起，磁场的磁感应强度均匀增加，每秒钟增量为k，施加一水平拉力保持金属杆静止不动，求金属杆中的感应电流.②在情况①中金属杆始终保持不动，当t=t1秒末时，求水平拉力的大小.③若从t=0时刻起，磁感应强度逐渐减小，当金属杆在框架上以恒定速度v向右做匀速运动时，可使回路中不产生感应电流.写出磁感应强度B与时间t的函数关系式.2020/1/2817vtllBBrklktBFrklI03102）（