電磁感應中單棒切割的六種典型模型

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2、a正機涉3010j _20 100反40. 5 1。向電0 UN流電磁感應中金屬棒沿“ U 型框架或平行導軌（2）動態(tài)分析：一向左2二極管的特性實驗測出某晶體二極管的伏安特性曲線如圖3 所示根據(jù)實驗圖象，說明二極管具有以下性 質：.二極管加正向電壓，二極管將導通，電流與電 壓不成正比，表明二極管是非線性元件；*二極管 加正向電壓時，電壓越高，電流隨電壓的變化越 快；.加反向電壓（不太高），二極管處于截止狀 態(tài)，不導通；當二極管上加了較高的反向電壓時， 二極管的反向電流也急劇變電垤感應中單棒切割的六種典型模型（武漢市黃陂一中湖北武漢43）運動的問題，要涉及磁場對電流的作用，法拉第 電磁感應定律，

3、含源電路的計算等電學知識，導 體棒運動可分為給一定初 1 速或在外力作用下的兩種k情況,在高中階段我們常見的電學元件有電阻、電0 書一源、電容器，組合在一起-一共有六種典型模型，下面 我們具體來討論這六種模型遵循的規(guī)律，模型（一）勻強磁場與導軌導體棒垂 直，磁感應強度為B,棒長為L,質量為初速度 為，水平導軌R光滑除電阻外，其它電阻不計（圖1）o）電路特點:導體棒相當于電源f | 向右 t E = BLe 1 t = I F在 日注* 口 = r(jn（a）二極管的符號（b）二極管的伏安特性曲線大，二極管將被 擊穿，此時的電壓稱 為擊穿電 壓利用上文所介紹的二極管導電原理可以很好地 解釋實驗結

4、果 3結語在高中物理教學過程中，教師應當十分注重物 理概念和物理規(guī)律的剖析物理概念與物理規(guī)律的 “空降的后果往往是抹殺了學生思考問題的能 力，導致只知其所以不知其所以然的可怕后果，科 學探索素養(yǎng)和思維能力品質無法得到有效訓練與提 升二極管的教學不應停留在單向導通性這樣一個 結論層面上，隱藏于背后的物理原理及應用更值得 關注教材作為教學內容的傳播載體，應傳遞多種 有教育價值的信息，恰 當揭示物理概念、原理 和規(guī)律的實質及蘊含的 物理思想固態(tài)電子學 （含半導體物理）的知 識，在國內高中物理教材中呈現(xiàn)分散性，零星地穿 插在某些章節(jié)中，且內容有限作為材料物理學的 基礎知識，該部分內容理應受到關注如何將

5、該方 面的內容有效地進行組織，在內容的寬度和深度上 進行把握，在教材中合理呈現(xiàn)，這些都值得思考運動分析:a減小的減速運動（3 -圖象如圖2（4）收尾狀態(tài)：導體棒最 終靜止，回路中電流=0 .力學特 征：電學特征：=0（5）電量關系：如果導體棒位小 .m mvoR一 BII 山二 0一mvo，q（6）能量關系：i 。：一0:0-模型（二）勻強磁場與導軌垂直，磁感應強 度為B；棒長為L，質量為，電阻為 R,初速度為零；電源電動勢為E E, 內阻為r；水平導軌光滑， (圖3)(1) 電路特點： 動后產生反電動勢E反, 電動機(2 ) 動態(tài)分析：-t向右E反t R + r反 運動分析移為20巧年I l

6、月電阻不計導體運電阻不計導體運等效于=Bit 在J向右BIASE BIVI R RR勻強磁場與導軌垂直，也%磁感應強度為b；棒長為l,rvr質量為m,電阻為&初速度1 為；水平導軌光滑，C電一阻不計；電容器電容為c,:耐壓值足夠大，開始電量為零 (圖5)(1 )電路特點：導體棒相 當于電源；電容器被充電動態(tài)分析：設運動過程中某極短的 時間山內電容器的電壓增量為么U,則電容器 電量增量為q： c AU，則安培力吏：BICAU；，n由于加速度與速度反向，則速度減??；隨速度 的減小，一減小“減小，當。=0 1 時,/ = 0, 最終勻速一 圖象如圖 6.收尾狀態(tài)：當電容一； 器充電電壓%。等于導體棒

7、兩端的電動勢El時，電流尸0,導體棒以凸勻速運動電量q與最終速度凸關系勺=CUC, Uc = El = B 1，= CBIvt.最終導體棒的感應電動勢等于電容兩端電壓：U = Blv，對桿應用動量定理“0 mv = BIZ At = R所以m + CB I能量關系：單棒動能的減少量轉化為電容 器存儲的電能和回路中的焦耳熱模型(四)(5)電量q和回路總焦耳m熱0的關系：如果工卜一 _3竺二果有斟3QqE 二 斟3QqE 二 Q + nHY井析河減小的加速近動o. o. 21中學物理圖g所以( 幻(由源如二，此.打國山電源電Vol. 33(5)電量關系：如果導體棒位移為血浦=翥=呼圖g所以( 幻(

8、由源如二，此.打國山電源電Vol. 33(5)電量關系：如果導體棒位移為血浦=翥=呼n Jrto)電路特點:導體棒相當于電源 (2)動態(tài)分析：. - I-. - - - E -圖象刎圖&W 收尾狀態(tài)：當安培力F失等于外 力F時，電旅達到恒定傭，導體棒以*勾 速運動(6)能信關系一 1回路中焦耳熱為= Q + 4-1-模型五)勻強磁場與導軌垂直，磁感應強度為B；棒長 為L,質量為m,電阻為R,初速度為零,在恒力F 作用下向右運動;電源電動勢為E,內阻為0水平導 軌光滑，電阻不計(圖9)o)電路特點：導體運動m f 氣妃& 后開始產生反電動勢e反，Mq一穴一一 等效于電動機達到某一速氣.度后會反過

9、來對電E源充 ： .電，等效為發(fā)電機、，(2)動態(tài)分析：階段1：向右M 肉右 T 站 T K E =月 _ I f F叛 1 3 F臺=, + 卜* I F diT(完整)電磁感應中單棒切割的六種典型模型：，-小，:，. 棒寸.一.1 .：中電流開始反向階段2:向右當a： 0時，速度達到最大，回路中電流達到恒定 值(30圖象如圖10 - t(4)收尾狀態(tài)：當a = 0：.時，速度達到最大，回路中電流達到恒定值 Blvn、一， E 卜=F Bit ,，一R + rF(Rr) E所以圖10模型(六勻強磁場與導軌垂直，磁機 氣白& 感應強度為B;棒長為，質量M 為m,電阻為&初速度為零，C 在恒力F作用C下向右運一亍動；水平導軌光滑，電阻不；1計；電容器電容為C,耐壓值足夠圖11 大，開始電量為零.(圖1 1) 26 電路特點：導體為發(fā)電機;電容器被充電動態(tài)分析：設某時刻回路中對電容器充電 時充電電流為i ,棒的加速度為。則：CBIa導體棒受到的安培力為導體棒加速度為F所以可得m +CIE12-(3后J圖象如圖12。0收尾狀態(tài)：整個過程導體棒全程做 勻加速運動，加速度、電流恒定能量關系：外力做功使輸人的能量 轉化為導體棒的動能、電容器中存0儲的電能和回路中的焦耳熱圖12從上面六種基本模型看