电磁感应中的导体棒1概要

1、2020/7/3,1,电磁感应中的导轨类问题之一,2020/7/3,2,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,2020/7/3,3,电动式,发电式,阻尼式,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=0,2020/7/3,4,a.阻尼式单棒分析,1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

2、 静止,2020/7/3,5,6三个规律,(1)能量关系：,(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,2020/7/3,6,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=2，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=0.4，测得杆从运动到停止的过程中通过导线的电量q=102C，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

3、多大？,2020/7/3,7,b.发电式单棒分析,1电路特点,导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势EBlv,2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,4运动特点,a减小的加速运动,vm,2020/7/3,8,b.发电式单棒,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：,2020/7/3,9,b.发电式单棒分析,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：,是否成立？,问：,2020/7/3,10,9几种变化,(3)拉力变化,(4) 导轨

4、面变化（竖直或倾斜）,(1) 电路变化,(2)磁场方向变化,加沿斜面恒力,通过定滑轮挂一重物,若匀加速拉杆则F大小恒定吗？,b.发电式单棒分析,2020/7/3,11,c.电动式单棒,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,4运动特点,a减小的加速运动,t,vm,2020/7/3,12,5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,稳定时，速度最大，电流最小,c.电动式单棒,2020/7/3,13,7稳定后的能量转化

5、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：,c.电动式单棒,还成立吗？,2020/7/3,14,9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,c.电动式单棒,2020/7/3,15,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E10V，内阻r=0.1，金属杆EF的质量为m=1kg，其有效电阻为R=0.4，其与导轨间的动摩擦因数为0.1，整个装置处于竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B1T，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）,2020/7/3,16,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. 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. 在情况中金属杆始终保持不动，当t= t1秒末时，求水平拉力的