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电磁感应 动力学及能量问题 第9章 一 知识回顾 1 导体棒平动切割磁感线会产生 2 回路产生感应电流的条件 3 通电导体垂直磁场放置时会受到 感应电动势 闭合回路磁通量变化 安培力 其大小为 e blv 其大小为 f bil 二 想一想 情景描述 光滑水平放置的金属导轨间距为l 连接一电阻r 质量为m 电阻为r的金属棒ab与导轨接触良好 其余部分电阻不计 平面内有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为b 思考 同学们有什么办法让导体棒ab沿着导轨向右移动 三 情景描述 光滑水平放置的金属导轨间距为l 导轨间连接一电阻r 质量为m 电阻为r的金属棒ab与导轨接触良好 其余部分电阻不计 平面内有垂直纸面向里的匀强磁场 磁感应强度为b 问题1 施加恒定外力f后ab棒速度v 加速度a如何变化 v 从动力学角度看电磁感应问题 e i f a 问题2 ab棒速度为v时 求电路消耗的电功率p 安培力的功率p安分别是多少 1 外力克服安培力做了多少功 就有多少其他形式的能转化为电能 问题3 当ab棒速度为v时 求安培力功率 电源对外做功功率 2 安培力做了多少功 就有多少电能转化为其他形式的能 问题4 恒定外力f作用x位移后ab棒速度为v 求该过程电路的焦耳热q与通过ab棒的电量q 问题5 若维持外力f功率p恒定 经过t时间ab棒速度为v 求该过程ab棒焦耳热qab 从能量角度 1 外力克服安培力做了多少功 就有多少其他形式的能转化为电能 2 安培力做了多少功 就有多少电能转化为其他形式的能 3 求电路焦耳热 或某个力做功 的两种思路 从动力学角度 小结 一类问题两种角度 例1 如图所示 电阻为r 其他电阻均可忽略 ef是一电阻可不计的水平放置的导体棒 质量为m 棒的两端分别与ab cd保持良好接触 又能沿框架无摩擦下滑 整个装置放在与框架垂直的匀强磁场中 当导体棒ef从静止下滑一段时间后闭合开关s 则s闭合后 a 导体棒ef的加速度可能大于gb 导体棒ef的加速度一定小于gc 导体棒ef最终速度随s闭合时刻的不同而不同d 导体棒ef的机械能与回路内产生的电能之和一定守恒 试一试 2011 天津理综 如图所示 两根足够长的光滑平行金属导轨mn pq间距为l 0 5m 其电阻不计 两导轨及其构成的平面均与水平面成30 角 完全相同的两金属棒ab cd分别垂直导轨放置 每棒两端都与导轨始终有良好接触 已知两棒质量均为m 0 02kg 电阻均为r 0 1 整个装置处在垂直于导轨平面向上的匀强磁场中 磁感应强度b 0 2t 棒ab在平行于导轨向上的力f作用下 沿导轨向上匀速运动 而棒cd恰好能够保持静止 取g 10m s2 问 1 通过棒cd的电流i是多少 方向如何 2 棒ab受到的力f多大 3 棒cd每产生q 0 1j的热量 力f做的功w是多少 例2 3 思路一 思路二 电磁感应能量关系 1 外力克服安培力做了多少功 就有多少其他形式的能转化为电
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