電磁感應(yīng)導(dǎo)棒-導(dǎo)軌模型

1、電磁感應(yīng)“導(dǎo)棒-導(dǎo)軌"問題專題、“單棒”模型【破解策略】單桿問題是電磁感應(yīng)與電路、力學(xué)、能量綜合應(yīng)用的體現(xiàn),因此相關(guān)問題應(yīng) 從以下幾個(gè)角度去分析思考：(1)力電角度：與“導(dǎo)體單棒”組成的閉合回路中的磁通量發(fā)生變化一導(dǎo)體棒產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 f感應(yīng)電流一導(dǎo)體棒受安培力一合外力變化一加速度變化一速度變化一感應(yīng)電動勢變化 一，循環(huán)結(jié)束時(shí)加速度等于零,導(dǎo)體棒達(dá)到穩(wěn)定運(yùn)動狀態(tài)。(2)電學(xué)角度：判斷產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象的那一部分導(dǎo)體(電源)一利用E =或石=85求感應(yīng)動電動勢的大小一利用右手定則或楞次定律判斷電流方向一分析電路結(jié)構(gòu)一畫等效電路圖。(3)力能角度：電磁感應(yīng)現(xiàn)象中，當(dāng)外力克服安培力做功時(shí).，

2、就有其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能； 當(dāng)安培力做正功時(shí),就有電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。<1>單棒基本型% W 0% = 0示 意 圖L % /I/單桿C必以一定初速度%在 光滑水平軌道上滑動，質(zhì)量 為m,電阻不計(jì)，桿長為L心S /(登輸式)軌道水平、光滑，單桿C站質(zhì)量為 m,電阻不計(jì),桿長為L。(或電式J軌道水平光滑，桿R,質(zhì)量為 m,電阻不計(jì),桿長為L,拉 力F恒定力 學(xué) 觀 點(diǎn)導(dǎo)體桿以速度V切割 磁感線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 E = BLv , 電 流 .E BLv)I =,安培力R Rn2 r 2F = BIL = 一 ,做減速 R運(yùn)動：v J= a 當(dāng) u = 0 時(shí)，6=0,4 = 0,桿

3、保持靜 止S閉合，4桿受安培力BLE u .BLE 1TF =，此時(shí)。=,桿RmRah速度1，T=感應(yīng)電動勢BLvT=> I J=安培力/=加速度a J,當(dāng)E* = E時(shí)，u最大,tlFR BLIR EH V =加B21 公尸 BL開始時(shí)a =，桿 m"速度uT=感應(yīng)電動勢 E = 8Za，T=/T=安培 力尸安=8個(gè)由F - F3 = ma 知 a J ,當(dāng)a = 0時(shí)，v最大， FRV =-. B2l3圖 像 觀 點(diǎn)VV,P.0/O/。 /能量觀點(diǎn)動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：萬1、0 = 5明電能轉(zhuǎn)化為動能W1)w電=3叫F做的功中的一部分轉(zhuǎn)化為 桿的動能，一部分產(chǎn)熱:%=2 +i

4、nvi,i 2變減速運(yùn)動，最終靜止變加速運(yùn)動，最終勻直變加速運(yùn)動，最終勻直<2>單棒模型變形類 型“m"仇衣形示 意 圖M ,已 知 量棒ab長L,質(zhì)量m,電阻R：導(dǎo)軌不 光滑且水平，電阻不計(jì)棒ab長L,質(zhì)量m,電阻R：導(dǎo)軌光滑， 電阻不計(jì)過 程 分 析導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源，當(dāng)速度為-時(shí)， 電動勢E=Blv;安培力為阻力，并隨速度增大而增大BR加速度隨速度增大而減小 F -Fr-卬哈 F B'l2v a =色= -,旺mm mR(1)。4時(shí)，有最大加速度F - "Mg m (2 ) a =0時(shí)，有最大速度 (F -饞ng)R4B2/2棒ab釋放后下滑，此時(shí)加

5、速度a = gsina，棒ab速度v f -感應(yīng)電動勢EE= BLv t f電流1 =6t -安培力F =BIL f f加速度a 1，當(dāng)安培力F = ?gsina時(shí),a= 0 , v最大，最后勻速 運(yùn)動能 量 轉(zhuǎn) 化FS = QE+pmSS + -mv；n克服安培力做功,把重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi) 能運(yùn) 動 形 式變加速運(yùn)動變加速運(yùn)動最 終 狀 態(tài)勻速運(yùn)動_(F -pmg)R9nB2l2勻速運(yùn)動mgRsina N,n B2e、雙棒”模型類 型等間距水平光滑導(dǎo)軌 無水平外力不等間距水平光潸導(dǎo)軌 無水平外力等間距水平光潸導(dǎo)機(jī) 量水平外力豎直導(dǎo)軌示 恚 圖，BBLAI2112終 態(tài) 分 析兩導(dǎo)體棒以相同的速

6、度 做勻速運(yùn)動若兩桿m, r, L全相同,末速度為32兩導(dǎo)體棒以不同的速度做勻速運(yùn)動若兩桿m,r全相同，/尸2A末速度為匕=2匕兩導(dǎo)體棒以不同的速 度做加速度相同的勻 加速運(yùn)動兩導(dǎo)體棒以相同的 速度做加速度相同 的勻加速運(yùn)動速 度 圖 象VVo1k0T(Tr *解 題 策 略動量守恒定律，能量守 恒定律及電磁學(xué)、運(yùn)動 學(xué)知識動量定理，能量守恒定 律及電磁學(xué)、運(yùn)動學(xué)知 識動量定理，能量守恒定 律及電磁學(xué)、運(yùn)動學(xué)知 識動量定理，能量守恒 定律及電磁學(xué)、運(yùn)動 學(xué)知識變形等間距水平不光滑導(dǎo)軌;受水平夕卜力示 意 圖1112F速 度 圖 象上 :F>2fk /F<2/三、“電容”式單棒模型類

7、型電卷彳外力電XX力學(xué)觀點(diǎn)導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源；電 容器被充電Uc漸大，阻礙 電流。當(dāng) 8/u=Uc 時(shí)，=0, 產(chǎn)女=0 ,棒勻速運(yùn)動。電容器放電，相當(dāng)于 電源；導(dǎo)體棒受安培力而 運(yùn)動。電容器放電時(shí)，導(dǎo)體 棒在安培力作用下開始運(yùn) 動，同時(shí)產(chǎn)生阻礙放電的 反電動勢，導(dǎo)致電流減小， 直至電流為零，此時(shí)Uc =B I v導(dǎo)體為發(fā)電邊；電容器被 充電。(1)導(dǎo)體棒做初速度為零 勻加速運(yùn)動：FU = m + B2l2C(2)回路中的電流恒定：Ar A/ A/(3)導(dǎo)體棒受安培力恒定:Fb = CB 干 a(4)導(dǎo)體棒克服安培力做 的功等于電容器儲存的電 能：圖 像 觀 點(diǎn)j'w = c(Bivy勻速運(yùn)動時(shí)