电磁场中的单杆模型辩析.ppt

电磁场中的单杆模型 1.感应电流的产生条件 模型概述 解决感应电路综合问题的一般思路是先电后力 ,即: 1、先作“源”的分析——分离出电路中由电磁感应所 产生的电源,求出电源参数E和r; 2、再进行“路”的分析——分析电路结构,弄清串并联 关系, 求出相关部分的电流大小,以便安培力的求解; 3、然后是“力”的分析——分析力学研究对象(常是金 属杆、 导体线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的 安培力; 4、接着进行“运动”状态的分析——根据力和运动的 关 系,判断出正确的运动模型; 5、最后是“能量”的分析——寻找电磁感应过程和力 学对象 一、单杆在磁场中匀速运动 一般方法 →判断产生电磁感应现象的那一部分 导体（电源） →利用 或E=BLv求感应电动 势的大小 →利用右手定则或楞次定律判断感应 电流的方向 →分析电路结构，画出等效电路图。 （2）若从t＝0开始，使磁感应强度的 大小从B0开始以 ＝0.20T/s的变化 率均匀增加。求经过多长时间ab棒开始滑动？此时通过ab棒的电流大小和方向如何？（ab棒与导轨间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等） （08全国卷2）24．（19分）如图，一直导体棒质量为m、长为l、电阻为r，其两端放在位于水平面内间距也为l的光滑平行导轨上，并与之密接；棒左侧两导轨之间连接一可控制的负载电阻（图中未画出）；导轨置于匀强磁场中，磁场的磁感应强度大小为B，方向垂直于导轨所在平面。开始时，给导体棒一个平行于导轨的初速度v0。在棒的运动速度由v0减小至v1的过程中，通过控制负载电阻的阻值使棒中的电流强度I保持恒定。 导体棒一直在磁场中运动。 若不计导轨电阻，求此过程中 导体棒上感应电动势的平均值 和负载电阻上消耗的平均功率。 解析：导体棒所受的安培力为：F=BIl………① 由题意可知，该力的大小不变，棒做匀减速运动，因此在棒的速度从v0减小到v1的过程中，平均速度为： ……………………② 当棒的速度为v时，感应电动势的大小为： E=Blv………………③ 棒中的平均感应电动势为： ………④ 综合②④式可得： ………………⑤ 导体棒中消耗的热功率为： …………⑥ 负载电阻上消耗的热功率为： ……⑦ 由以上三式可得： …………⑧ 解后小结 →与“导体单棒”组成的闭合回路中 的磁通量发生变化 →导体棒产生感应电动势 →感应电流 →导体棒受安培力 →合外力 →加速度 （08山东卷）22、两根足够长的光滑导 轨竖直放置，间距为L ，底端接阻值为R 的电阻。将质量为m的金属棒悬挂在一个 固定的轻弹簧下端，金属棒和导轨接触良 好，导轨所在平面与磁感应强度为B 的匀 强磁场垂直，如图所示。除电阻R 外其余 电阻不计。现将金属棒从弹簧原长位置由静止释放．则 A．释放瞬间金属棒的加速度等于重力加速度g B．金属棒向下运动时，流过电阻R 的电流方向为a→b C．金属棒的速度为v时．所受的安培力大小为 D．电阻R 上产生的总热量等于金属棒重力势能的减少 [06上海物理卷.12] 如图所示，平行金属导轨与水平面成θ角，导轨与固定电阻R1和R2相连，匀强磁场垂直穿过导轨平面．有一导 体棒ab，质量为m，导体 棒的电阻与固定电阻R1和 R2的阻值均相等，与导轨 之间的动摩擦因数为μ， 导体棒ab沿导轨向上滑动， 当上滑的速度为v时，受到安培力的大小为F．此时 （A）电阻R1消耗的热功率为Fv／3． （B）电阻 R2消耗的热功率为 Fv／6． （C）整个装置因摩擦而消耗的热功率为μmgvcosθ． （D）整个装置消耗的机械功率为（F＋μmgcosθ）v· 解后小结 正确解答导体棒相关量（速度、加速度、功率等）最大、最小等极值问题的关键是从力电角度分析导体单棒运动过程； 电磁感应现象中，当外力克服安培力做功时，就有其他形式的能转化为电能；当安培力做正功时，就有电能转化为其他形式的能。 如图所示，足够长金属导轨MN和PQ与R相连，平行地放在水平桌面上。质量为m的金属杆ab可以无摩擦地沿导轨运动。导轨与ab杆的电阻不计，导