電磁感應(yīng)的動(dòng)力學(xué)和能量問題PPT課件

1、電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)的的動(dòng)力學(xué)和能量問題動(dòng)力學(xué)和能量問題-2-例例1、如圖，一根質(zhì)量為、如圖，一根質(zhì)量為m的導(dǎo)體棒靜止水平的導(dǎo)體棒靜止水平置于傾角為置于傾角為、寬度為、寬度為L的光滑傾斜軌道上。的光滑傾斜軌道上。軌道處于一個(gè)垂直軌道向上的勻強(qiáng)磁場中，軌道處于一個(gè)垂直軌道向上的勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，頂端串聯(lián)一個(gè)阻值為頂端串聯(lián)一個(gè)阻值為R的電的電阻，且軌道和棒的電阻忽略不計(jì)。若棒由靜阻，且軌道和棒的電阻忽略不計(jì)。若棒由靜止開始沿軌道向下運(yùn)動(dòng)止開始沿軌道向下運(yùn)動(dòng)x距離時(shí)已經(jīng)達(dá)到勻速，距離時(shí)已經(jīng)達(dá)到勻速，求此過程中回路上產(chǎn)生的焦耳熱。求此過程中回路上產(chǎn)生的焦耳熱。-3-示意圖示意圖分析分

2、析運(yùn)動(dòng)形式運(yùn)動(dòng)形式最終狀態(tài)最終狀態(tài)變加速運(yùn)動(dòng)變加速運(yùn)動(dòng)-4-例例2、小小明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡化裝置如圖所示明設(shè)計(jì)的電磁健身器的簡化裝置如圖所示,兩兩根平行金屬導(dǎo)軌相距根平行金屬導(dǎo)軌相距l(xiāng)=0.50 m,傾角傾角=53,導(dǎo)軌上端串導(dǎo)軌上端串接一個(gè)接一個(gè)R=0.05 的電阻。在導(dǎo)軌間長的電阻。在導(dǎo)軌間長d=0.56 m的區(qū)域內(nèi)的區(qū)域內(nèi),存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場存在方向垂直導(dǎo)軌平面向下的勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度磁感應(yīng)強(qiáng)度B=2.0 T。質(zhì)量。質(zhì)量m=4.0 kg的金屬棒的金屬棒CD水平置于導(dǎo)軌上水平置于導(dǎo)軌上,用用絕緣繩索通過定滑輪與拉桿絕緣繩索通過定滑輪與拉桿GH相連。相連。CD棒的初始位

3、置棒的初始位置與磁場區(qū)域的下邊界相距與磁場區(qū)域的下邊界相距s=0.24 m。一位健身者用恒力。一位健身者用恒力F=80 N拉動(dòng)拉動(dòng)GH桿桿,CD棒由靜止開始運(yùn)動(dòng)棒由靜止開始運(yùn)動(dòng),上升過程中上升過程中CD棒始終保持與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)棒始終保持與導(dǎo)軌垂直。當(dāng)CD棒到達(dá)磁場上邊界時(shí)健棒到達(dá)磁場上邊界時(shí)健身者松手身者松手,觸發(fā)恢復(fù)裝置使觸發(fā)恢復(fù)裝置使CD棒回到初始位置棒回到初始位置(重力加速重力加速度度g取取10 m/s2,sin 53=0.8,不計(jì)其他電阻、摩擦力以及不計(jì)其他電阻、摩擦力以及拉桿和繩索的質(zhì)量拉桿和繩索的質(zhì)量)。求求：-5-(1)CD棒進(jìn)入磁場時(shí)速度棒進(jìn)入磁場時(shí)速度v的大小的大小;(2)C

4、D棒進(jìn)入磁場時(shí)所受棒進(jìn)入磁場時(shí)所受的安培力的安培力FA的大小的大小;(3)在拉升在拉升CD棒的過程中棒的過程中,健身者所做的功健身者所做的功W和電阻和電阻產(chǎn)生的焦耳熱產(chǎn)生的焦耳熱Q。-6-例例2、電磁電磁緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運(yùn)行安全性緩速器是應(yīng)用于車輛上以提高運(yùn)行安全性的輔助制動(dòng)裝置的輔助制動(dòng)裝置,其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩其工作原理是利用電磁阻尼作用減緩車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論車輛的速度。電磁阻尼作用可以借助如下模型討論:如如圖所示圖所示,將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在將形狀相同的兩根平行且足夠長的鋁條固定在光滑斜面上光滑斜面上,斜面與水平方向夾角為

5、斜面與水平方向夾角為,一質(zhì)量為一質(zhì)量為m的條的條形磁鐵滑入兩鋁條間形磁鐵滑入兩鋁條間,恰好勻速穿過恰好勻速穿過,穿過時(shí)磁鐵兩端穿過時(shí)磁鐵兩端面與兩鋁條的間距始終保持恒定面與兩鋁條的間距始終保持恒定,其引起電磁感應(yīng)的效其引起電磁感應(yīng)的效果與磁鐵不動(dòng)果與磁鐵不動(dòng),鋁條相對磁鐵運(yùn)動(dòng)相同。磁鐵端面是邊鋁條相對磁鐵運(yùn)動(dòng)相同。磁鐵端面是邊長為長為d的正方形的正方形,由于磁鐵距離鋁條很近由于磁鐵距離鋁條很近,磁鐵端面正對磁鐵端面正對兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強(qiáng)磁場兩鋁條區(qū)域的磁場均可視為勻強(qiáng)磁場,磁感應(yīng)強(qiáng)度為磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,鋁條的高度大于鋁條的高度大于d,電阻率為電阻率為。為研究問題方便。為研究問題方便,鋁

6、條鋁條中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場中只考慮與磁鐵正對部分的電阻和磁場,其他部分電阻其他部分電阻和磁場可忽略不計(jì)和磁場可忽略不計(jì),假設(shè)磁鐵進(jìn)入鋁條間以后假設(shè)磁鐵進(jìn)入鋁條間以后,減少的減少的機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能機(jī)械能完全轉(zhuǎn)化為鋁條的內(nèi)能,重力加速度為重力加速度為g。-7-(1)求鋁條中與磁鐵正對部分的電流求鋁條中與磁鐵正對部分的電流I;-8-(2)(2)若兩鋁條的寬度均為若兩鋁條的寬度均為b,b,推導(dǎo)磁鐵勻速穿推導(dǎo)磁鐵勻速穿過鋁條間時(shí)速度過鋁條間時(shí)速度v v的表達(dá)式的表達(dá)式; ;-9-( (3)3)在其他條件不變的情況下在其他條件不變的情況下, ,僅將兩鋁條更換為僅將兩鋁條更換為寬度寬度 bbbb的鋁條的鋁條, ,磁鐵仍以速度磁鐵仍以速度v v進(jìn)入鋁條間進(jìn)入鋁條間, ,試試簡要分析說明磁鐵在鋁條間運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度和速簡要分析說明磁鐵在鋁條間運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度和速度如何變化。度如何變化。-10-電磁感應(yīng)電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)中的動(dòng)力學(xué)問題問題感應(yīng)電動(dòng)感應(yīng)電動(dòng)勢的大小勢的大小閉閉合合電電路路歐歐姆姆定定律律楞楞次次定定律律或或右右手手定定則則感應(yīng)電流的感應(yīng)電流的大小、方向大小、方向列方程列方程求解求解受力