电磁感应导棒-导轨模型

1、电磁感应“导棒-导轨"问题专题、“单棒”模型【破解策略】单杆问题是电磁感应与电路、力学、能量综合应用的体现,因此相关问题应 从以下几个角度去分析思考：(1)力电角度：与“导体单棒”组成的闭合回路中的磁通量发生变化一导体棒产生感应电动势 f感应电流一导体棒受安培力一合外力变化一加速度变化一速度变化一感应电动势变化 一，循环结束时加速度等于零,导体棒达到稳定运动状态。(2)电学角度：判断产生电磁感应现象的那一部分导体(电源)一利用E =或石=85求感应动电动势的大小一利用右手定则或楞次定律判断电流方向一分析电路结构一画等效电路图。(3)力能角度：电磁感应现象中，当外力克服安培力做功时.，

2、就有其他形式的能转化为电能； 当安培力做正功时,就有电能转化为其他形式的能。<1>单棒基本型% W 0% = 0示 意 图L % /I/单杆C必以一定初速度%在 光滑水平轨道上滑动，质量 为m,电阻不计，杆长为L心S /(登输式)轨道水平、光滑，单杆C站质量为 m,电阻不计,杆长为L。(或电式J轨道水平光滑，杆R,质量为 m,电阻不计,杆长为L,拉 力F恒定力 学 观 点导体杆以速度V切割 磁感线产生感应电动势 E = BLv , 电 流 .E BLv)I =,安培力R Rn2 r 2F = BIL = 一 ,做减速 R运动：v J= a 当 u = 0 时，6=0,4 = 0,杆

3、保持静 止S闭合，4杆受安培力BLE u .BLE 1TF =，此时。=,杆RmRah速度1，T=感应电动势BLvT=> I J=安培力/=加速度a J,当E* = E时，u最大,tlFR BLIR EH V =加B21 公尸 BL开始时a =，杆 m"速度uT=感应电动势 E = 8Za，T=/T=安培 力尸安=8个由F - F3 = ma 知 a J ,当a = 0时，v最大， FRV =-. B2l3图 像 观 点VV,P.0/O/。 /能量观点动能全部转化为内能：万1、0 = 5明电能转化为动能W1)w电=3叫F做的功中的一部分转化为 杆的动能，一部分产热:%=2 +i

4、nvi,i 2变减速运动，最终静止变加速运动，最终匀直变加速运动，最终匀直<2>单棒模型变形类 型“m"仇衣形示 意 图M ,已 知 量棒ab长L,质量m,电阻R：导轨不 光滑且水平，电阻不计棒ab长L,质量m,电阻R：导轨光滑， 电阻不计过 程 分 析导体棒相当于电源，当速度为-时， 电动势E=Blv;安培力为阻力，并随速度增大而增大BR加速度随速度增大而减小 F -Fr-卬哈 F B'l2v a =色= -,旺mm mR(1)。4时，有最大加速度F - "Mg m (2 ) a =0时，有最大速度 (F -馋ng)R4B2/2棒ab释放后下滑，此时加

5、速度a = gsina，棒ab速度v f -感应电动势EE= BLv t f电流1 =6t -安培力F =BIL f f加速度a 1，当安培力F = ?gsina时,a= 0 , v最大，最后匀速 运动能 量 转 化FS = QE+pmSS + -mv；n克服安培力做功,把重力势能转化为内 能运 动 形 式变加速运动变加速运动最 终 状 态匀速运动_(F -pmg)R9nB2l2匀速运动mgRsina N,n B2e、双棒”模型类 型等间距水平光滑导轨 无水平外力不等间距水平光潸导轨 无水平外力等间距水平光潸导机 量水平外力竖直导轨示 恚 图，BBLAI2112终 态 分 析两导体棒以相同的速

6、度 做匀速运动若两杆m, r, L全相同,末速度为32两导体棒以不同的速度做匀速运动若两杆m,r全相同，/尸2A末速度为匕=2匕两导体棒以不同的速 度做加速度相同的匀 加速运动两导体棒以相同的 速度做加速度相同 的匀加速运动速 度 图 象VVo1k0T(Tr *解 题 策 略动量守恒定律，能量守 恒定律及电磁学、运动 学知识动量定理，能量守恒定 律及电磁学、运动学知 识动量定理，能量守恒定 律及电磁学、运动学知 识动量定理，能量守恒 定律及电磁学、运动 学知识变形等间距水平不光滑导轨;受水平夕卜力示 意 图1112F速 度 图 象上 :F>2fk /F<2/三、“电容”式单棒模型类

7、型电卷彳外力电XX力学观点导体棒相当于电源；电 容器被充电Uc渐大，阻碍 电流。当 8/u=Uc 时，=0, 产女=0 ,棒匀速运动。电容器放电，相当于 电源；导体棒受安培力而 运动。电容器放电时，导体 棒在安培力作用下开始运 动，同时产生阻碍放电的 反电动势，导致电流减小， 直至电流为零，此时Uc =B I v导体为发电边；电容器被 充电。(1)导体棒做初速度为零 匀加速运动：FU = m + B2l2C(2)回路中的电流恒定：Ar A/ A/(3)导体棒受安培力恒定:Fb = CB 干 a(4)导体棒克服安培力做 的功等于电容器储存的电 能：图 像 观 点j'w = c(Bivy匀速运动时