电磁感应导棒-导轨模型

.;.一、“单棒”模型电磁感应“导棒 - 导轨”问题专题【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。(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 en或eblv 求感t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。单棒基本型v00v00示意（阻尼式）（电动式）（发电式）图单杆 ab 以一定初速度v0 在轨道水平、光滑，单杆ab 质量轨道水平光滑， 杆 ab 质量为光滑水平轨道上滑动，质量为 m，电阻不计，杆长为l导体杆以速度v 切割为 m，电阻不计，杆长为ls 闭合，ab 杆受安培力m，电阻不计，杆长为l，拉力 f 恒定f磁 感 线 产 生 感 应 电 动 势bleble开始时a，杆 abmeblv，电流f，此时ar，mr速度 v感应电动势力ieblv， 安 培 力杆 ab 速度 v感应电动势eblvi安 培学rrb 2 l2 vblvi安培力力 f安bil由观fbil点，做减速rfbile感e加速度 a，当时， v 最大，ff安当 a0ma 知 a，时 ， v 最 大 ，运动： va，当 v0frblirefr时， f0 ， a0 ，杆保且 vmb 2 l2b 2 l2blvm22持静止b l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量1212杆的动能，一部分产热：0qmv观2w 电mvm212点wf运动qmvm 2状态变减速运动，最终静止变加速运动，最终匀直变加速运动，最终匀直单棒模型变形类“发电式”有摩擦“发电式”斜轨变形型示意图已知 棒 ab 长 l，质量 m，电阻 r；导轨不光滑且水平，电阻不计量导体棒相当于电源，当速度为v 时， 电动势 e blv ；安培力为阻力， 并随速度增大而增大b 2l 2v棒 ab 长 l，质量 m，电阻 r；导轨光滑，电阻不计棒 ab 释放后下滑，此时加速度a过fbbilvrg sin，棒 ab 速度 v感应电动势e程 加速度随速度增大而减小bffmgfb 2l 2 vblv 电流ie r安培力f分ammmrg析 (1)v=0 时, 有最大加速度afmgmm(2)a=0 时, 有最大速度bil 加速度a，当安培力f mg sin时， a0，v最大，最后匀速运动v(fmg) rmb2 l 2能量12克服安培力做功， 把重力势能转化为内fsqe转化运动mgsmvm2能形式最终 匀速运动变加速运动变加速运动匀速运动状vm态( fmg) r b2 l2mgrsinvmb2l2二、“双棒”模型类等间距水平光滑导轨型无水平外力不等间距水平光滑导轨无水平外力等间距水平光滑导轨受水平外力竖直导轨示意图终两导体棒以相同的速度态做匀速运动分若两杆 m，r，l 全相同，两导体棒以不同的速度做匀速运动若两杆 m， r 全相同，两导体棒以不同的速度做加速度相同的匀加速运动两导体棒以相同的速度做加速度相同的匀加速运动析v末速度为0l12l22末速度为v22v1速度图象解 动量守恒定律，能量守题 恒定律及电磁学、运动策 学知识略动量定理，能量守恒定律及电磁学、运动学知识动量定理 , 能量守恒定律及电磁学、 运动学知识动量定理 , 能量守恒定律及电磁学、 运动学知识变等间距水平不光滑导轨；受水平外力形示意图速度图象f 2 ff2 f三、“电容”式单棒模型类型电容放电型电容无外力充电型电容有外力充电型示意图力电容器放电，相当于学观电源；导体棒受安培力而点运动。电容器放电时，导体导体棒相当于电源； 电容器被充电 uc 渐大，阻碍电流。当 blv=uc 时， i=0，导体为发电边；电容器被充电。(1) 导体棒做初速度为零匀加速运动：af2 2mb l c(2) 回路中的电流恒定：棒在安培力作用下开始运动，同时产生阻碍放电的f 安=0，棒匀速运动。qcecblvitttcbla反电动势，导致电流减小， 直 至 电 流 为 零 ， 此 时uc=blv(3) 导体棒受安培力恒定：bfcb2 l 2a(4) 导体棒克服安培力做的功等于电容器储存的电能：w1 cblv22图像观点匀速运