电磁感应中的单杆模型.pdf

一、 单杆模型 【破解策略】 单杆问题是电磁感应与电路、力学、能量综合应用的体现，因此相关问题应从 以下几个角度去分析思考： (1)力电角度：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→合外力变化→加速度变化→速度变化→感应电动势变化 →……，循环结束时加速度等于零，导体棒达到稳定运动状态。 E N (2)电学角度：判断产生电磁感应现象的那一部分导体 ( 电源)→利用 t 或 E BLv 求感应 动电动势的大小→利用右手定则或楞次定律判断电流方向→分析电路结构→画等效电路图。 (3)力能角度：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。 v0 0 v0 0 示 意 单杆 ab 以一定初速度 图 轨道水平、光滑，单杆 ab 质量 轨道水平光滑，杆 ab 质量为 m ， v0 在光滑水平轨道上 为 m，电阻不计，杆长为 L 电阻不计，杆长为 L，拉力 F 恒定 滑动， 质量为 m，电阻 不计，杆长为 L 导体杆以速度 v 切割磁 S 闭 合 ， ab 杆 受 安 培 力 F 开始时 a ，杆 ab 速度 v 感线产生感应电动势 BLE BLE m F ，此时 a ， E BLv ， 电 流 R mR 感应电动势 E BLv I E BLv I ，安培 杆 ab 速度 v 感应电动势 安 培 力 F安 BIL 由 R R 力 BLv I 安 培 力 F F安 ma 知 a ，当 a 0 力 2 2 F BIL 加速度 a ，当 FR 学 F BIL B L v ， E感 E 时 ， v 最 大 ， 且 时， v 最大， vm 2 2 R B L 观 FR BLIR E 做 减 速 运 动 ： v 点 m B2 L2 B 2 L2 BL v a ， 当 v 0 时， F 0 ， a 0 ， 杆保持静止 图 像 观 点 能 动能全部转化为内能： 电能转化为动能 F 做的功中的一部分转化为杆的 量 1 2 1 2 动 能 ， 一 部 分 产 热 ： 观 Q 2 mv0 W电 2 mvm 1 2 W Q mv 点 F m 2 1．如图 12— 2 一 l2 所示， abcd 是一个固定的 U 形金属框架， ab 和 cd 边都很长， bc 长为 l ，框架的电阻不 计， ef 是放置在框架上与 bc 平行的