导体棒切割磁感线问题分类解析 微课课件

1、a,1,体棒切割磁感线问题分类解析,a,2,电磁感应中,导体棒”切割磁感线类型问题的一般思路是：先解决电学,问题，再解决力学问题，即先由法拉第电磁感应定律求感应电动势，然后根,据欧姆定律求感应电流，求出安培力，再往后就是按力学问题的处理方法,如进行受力情况分析、运动情况分析及功能关系分析等,导体棒切割磁感线的运动一般有以下几种情况：匀速运动、在恒力作用,下的运动、恒功率运动等，现分别举例分析,a,3,1,导体棒匀速运动,导体棒匀速切割磁感线处于平衡状态，安培力和外力等大、反向，给出,速度可以求外力的大小，或者给出外力求出速度，也可以求出功、功率、电,流强度等，外力的功率和电功率相等,a,4,例

2、,1,如图,1,所示，在一磁感应强度,B,0.5T,的匀强磁场中，垂直于磁场方向水平放置,着两根相距为,h,0.1m,的平行金属导轨,MN,和,PQ,导轨电阻忽略不计，在两根导轨的端,点,N,Q,之间连接一阻值,R,0.3,的电阻。导轨上跨放着一根长为,L,0.2m,每米长电,阻,r,2.0,m,的金属棒,ab,金属棒与导轨正交放置，交点为,c,d,当金属棒在水平拉,力作用于以速度,v,4.0m/s,向左做匀速运动时，试求,图,1,1,电阻,R,中的电流强度大小和方向,2,使金属棒做匀速运动的拉力,3,金属棒,ab,两端点间的电势差,4,回路中的发热功率,a,5,解析,金属棒向左匀速运动时，等

3、效电路如图,2,所示。在闭合回路中，金属棒,cd,部分相当于电源，内阻,r,cd,hr,电动势,E,cd,Bhv,图,2,1,根据欧姆定律,R,中的电流强度为,I,E,R,r,Bhv,R,hr,cd,cd,0.4A,方向从,N,经,R,到,Q,2,使金属棒匀速运动的外力与安培力是一对平衡力，方向向左，大小为,F,F,安,BIh,0.02N,3,金属棒,ab,两端的电势差等于,U,ac,U,cd,与,U,db,三者之和，由于,U,cd,E,cd,Ir,cd,所,以,U,ab,E,ab,Ir,cd,BLv,Ir,cd,0.32V,4,回路中的热功率,P,热,I,2,R,hr,0.08W,a,6,点

4、评,不要把,ab,两端的电势差与,ab,棒产生的感应电动势这两个概念混为一,谈,金属棒匀速运动时,拉力和安培力平衡,拉力做正功,安培力做负功,能,量,守,恒,外,力,的,机,械,功,率,和,回,路,中,的,热,功,率,相,等,即,W,08,0,W,4,02,0,热,Fv,P,a,7,2,导体棒在恒力作用下由静止开始运动,导体棒在恒定外力的作用下由静止开始运动，速度增大，感应电动势不,断增大,安培力,加速度均与速度有关,当安培力等于恒力时加速度等于零,导体棒最终匀速运动。整个过程加速度是变量，不能应用运动学公式,a,8,例,2,如图,3,所示，两根足够长的直金属导轨,MN,PQ,平行放置在倾角为

5、的绝缘斜,面上，两导轨间距为,L,M,P,两点间接有阻值为,R,的电阻。一根质量为,m,的均匀直金属,杆,ab,放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为,B,的匀强磁场中，磁,场方向垂直斜面向下。导轨和金属杆的电阻可忽略。让,ab,杆沿导轨由静止开始下滑,导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦,1,由,b,向,a,方向看到的装置如图,4,所示,请在此图中画出,ab,杆下滑过程中某时,刻的受力示意图,2,在加速下滑过程中，当,ab,杆的速度大小为,v,时，求此时,ab,杆中的电流及其,加速度的大小,3,求在下滑过程中,ab,杆可以达到的速度最大值,图,3,图,4,a,9,解析,1,

6、重力,mg,竖直向下，支持力,N,垂直斜面向上,安培力,F,沿斜面向上，如图,5,所示,2,当,ab,杆速度为,v,时，感应电动势,E,BLv,此时电,路中电流,I,E,R,BLv,R,ab,杆受到安培力,F,BIL,B,L,v,R,2,2,图,5,根据牛顿运动定律，有,mg,sin,F,ma,即,mg,sin,B,L,v,R,ma,2,2,所以,a,gsin,B,L,v,mR,2,2,3,当,a,0,即,B,L,v,R,2,2,mgsin,时,ab,杆达到最大速度,v,m,所以,v,mgR,B,L,m,sin,2,2,a,10,点评,分析,ab,杆受到的合外力,可以分析加速度的变化,加速度随

7、速度的变,化而变化，当加速度等于零时，金属,ab,杆做匀速运动，速度达到最大值,当杆匀速运动时，金属杆的重力势能全部转化为回路中的电能，在求,最大速度,v,m,时,也可以用能量转换法,P,P,G,电,即,mgv,BLv,R,m,m,sin,2,解得,v,mgR,B,L,m,sin,2,2,a,11,3,导体棒在恒定功率下由静止开始运动,因为功率,P,Fv,P,恒定,那么外力,F,就随,v,而变化,要注意分析外力,安培力和加速度的变化，当加速度为零时，速度达到最大值，安培力与外力,平衡,a,12,例,3,如图,6,所示，水平平行放置的导轨上连有电阻,R,并处于垂直轨道平,面的匀强磁场中。今从静止起用力拉金属棒,ab,ab,与导轨垂直,若拉力恒,定,经