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”問題專題一、“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)電動勢一感應(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 = N上或七="1，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。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)，就

2、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%W0% =0示 意 圖廠1/力" （阻尼式） 單桿"以一定初速度%在 光滑水平軌道上滑動，質(zhì)呈 為m,電阻不計(jì)，桿長為Las 4（電動式）軌道水平、光滑，單桿”質(zhì)量 為m,電阻不計(jì)，桿長為L出廠（發(fā)電式）軌道水平光滑，桿質(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/=- = ，安培力AKn2 r2尸=8 = 一-,做減速 R運(yùn)動：V 4= 4 J,當(dāng) U = 0 時(shí)，F(xiàn) = 0 , «

3、 = 0 ,桿保 持靜止S閉合，活桿受安培力 廣 BLE H, BLE F= R ,此時(shí)"F ' 桿速度y個(gè)=感應(yīng)電動勢 8" Tn/J=安培力 尸= 8/LJ=加速度a 當(dāng) 紇化=后時(shí)，n杲大， 且一旦="竺上 m B21 B2L3 BL開始時(shí)=£,桿外 m速度uT=感應(yīng)電動勢E = 8Za，T=/T=安培力尸安=8/個(gè)由F 一廠安=ma知a J ,當(dāng)4 = 0時(shí)，V最大，F(xiàn)RV =m B21:圖VJ二匚-一像voVm/觀VL_點(diǎn)0iOtot能 量 觀 點(diǎn)動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：c1、e=-mvo乙電能轉(zhuǎn)化為動能 卬電=;*F做的功中的一部分兼化為

4、 桿的動能，一部分產(chǎn)熱：1 9WF=Q + -mvl狀態(tài)變減速運(yùn)動，星終靜止變加速運(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“發(fā)電式”有摩擦“發(fā)電式”斜軌變形B16 L/|M , H王的已 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)速度為廠時(shí)，電動勢E=Blv；安培力為阻力，并隨速度增大而增大心=8 =BR加速度隨速度增大而減小F Fr-卬里 F B2l2v a=：n丁一 由一押r=0時(shí),有最大加速度F - Limg % = -'- m(2) /=0時(shí)，有最

5、大速度_ (F-卬耳怵、B平棒ab釋放后下滑，此時(shí)加速度a = sin a ,棒ab速度v 1 一感應(yīng)電動勢EE= BLv f 一電流1 =3t 一安培力F =B1L t 一加速度a 1 ,當(dāng)安培力F = 吆$也。時(shí)，3 = 0, V最大,最后勻速 運(yùn)動能 量 轉(zhuǎn) 化Fs = Qe + "mgS +12一 "武 2克服安培力做功，把重力勢能轉(zhuǎn)化為內(nèi) 能運(yùn)動 形變加速運(yùn)動變加速運(yùn)動式最終勻速運(yùn)動勻速運(yùn)動狀_（尸一/w）R附B212_ mgRsinaV,H8*態(tài)二、“雙棒”模型類等間距水平先遭導(dǎo)軌型無水平外力不等間距水平先遭導(dǎo)軌無水平外力等間距水平先遭導(dǎo)軌受水平外力豎直導(dǎo)軌1終

6、 態(tài) 分 析兩導(dǎo)體棒以相同的速度 做勻速運(yùn)動若兩桿m, r, L全相同, 末速度為V2兩導(dǎo)體棒以不同的速度 做勻速運(yùn)動若兩桿m, r全相同，/產(chǎn)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)動解動量守恒定律，能易守 題恒定律及電磁學(xué)、運(yùn)動 策學(xué)知識略動屋定理，能曷守恒定 律及電磁學(xué)、運(yùn)動學(xué)知 識動量定理，能曷守恒定 動皇定理，能量守恒 律及電磁學(xué)、運(yùn)動學(xué)知 定律及電磁學(xué)、運(yùn)動識學(xué)知識等間距水平不光滑導(dǎo)軌;受水平外力三、“電容”式單棒模型XX電容放電型 電容無外力充電型電容有外力充電型Tx導(dǎo)體為發(fā)電邊；電容器被力電容器放電，相當(dāng)于導(dǎo)體棒相當(dāng)于電源；電充電。電源；導(dǎo)體棒受安培力而容器被充電漸大，阻礙學(xué)運(yùn)動。電流。導(dǎo)體棒做初速度為零觀電容器放電時(shí)，導(dǎo)體當(dāng)5/尸&時(shí)，片°,勻加速運(yùn)動：棒在安培力作用卜開始運(yùn)廠安=0,棒勻速運(yùn)動。點(diǎn)動，同時(shí)產(chǎn)生阻礙放電的F反電動勢,導(dǎo)致電流減小，直至電流為零,此時(shí)回路中的電流恒定：Uc=BlvA。CAE Cg 1 = C DIUAf 加4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：VV = 1c(5/v)2圖J二."1r /像I/1fIz觀 點(diǎn)Ot0tO運(yùn) 動狀 態(tài)勻