高中三年级下学期物理《电磁感应动力学问题 之线框模型 》课件

电磁感应动力学问题

——线框模型年级：高三年级下学科：物理一：知识回顾1、楞次定律、法拉第电磁感应定律及欧姆定律2、牛顿运动定律和运动学规律3、“源→路→力→运动”四步法分析法分析线框受力求合外力F合求a匀加速运动F=F安例1、如图所示，用质量为m、电阻为R的均匀导线做成边长为L的单匝正方形线框abcd，置于光滑绝缘的水平面上。在线框的右侧存在竖直方向的有界匀强磁场，磁场边界间的距离为2L，磁感应强度为B，线框在垂直MN边的水平恒力F作用下开始运动，并恰能匀速进入磁场。在运动过程中线框平面水平，且ab边与磁场的边界平行。求：（1）初始时线框的ab边距磁场左边界的距离x0；（2）线框ab边刚要离开磁场时，线框的加速度；2L××××

××bcadFLB二：学以致用（1）初始时线框的ab边距磁场左边界的距离x0；源：ab切割磁感线E=BLV路：I=

力：F安=BIL进入磁场前匀加速：

解得：x0=

2L××××

××bcadFL

（2）线框ab边刚要离开磁场时，线框的加速度；2L××××

××bcadFLVFVFVXF进入磁场前匀加速：进入磁场过程以v做匀速直线；线框全部进入磁场后又匀加速，加速度不变ab边刚离开磁场时：vx>v此时：F安>F由牛顿第二定律：

连列解得a大小

方向：水平向左a例2.如图所示，质量为m、边长为L的n匝正方形线框，在竖直平面内从有界的匀强磁场上方由静止自由下落.线框电阻为R，匀强磁场的宽度为H（L<H)，磁感应强度为B.线框下落过程中ab边始终与磁场边界平行且水平.已知ab边刚进入磁场和刚穿出磁场时线框都作减速运动，加速度大小都是g.求：（1）ab边刚进入磁场时的速度v1；（2）cd边刚进入磁场时线框的速度v2.

bacdH×××

×

×××

×

为什么减速？FA大于mgE=nBLV1

源路力运动（1）ab边刚进入磁场时的速度v1由题意：ab进入时加速度为bacdH×××

×

×××

×

v1bacdE=nBLV1

由牛顿第二定律：

连列求解：

（2）cd边刚进入磁场时线框的速度v2.ab减速进入：速度由v1减速为v2bacdH×××

×

×××

×

v1bacdv2bacdv1bacd能否在该过程用运动学规律求解v2？cd进入后线框做何运动？匀加速运动速度v电动势E电流I安培力FAF合a变化

“ab刚进入和刚穿出时都减速，加速度相等”说明什么？变式.在光滑的水平面内有如图所示的磁场。其磁感应强度的大小均为B，方向垂直于水平面，两个区域磁场方向相反。每个磁场区域的宽度均为L。水平面内放置边长为L的正方形导线框abcd，线框的bc边平行于x轴，总电阻为R，质量为m。若让整个磁场以速度v0沿x轴负方向匀速运动，需要施加一个外力才能使线框保持静止。求：磁场穿越线框过程中线框所受外力F的大小和方向线框如何切割B？怎么能保持静止？线框沿着x轴正方向切割B需要施加外力F平衡F安cbaL×ו•

×ו•

×ו•

xd三：拓展延伸cbdaaL×ו•

×ו•

×ו•

x切割FAF磁场以速度v0沿x轴负方向匀速运动时：E=BLV0

x0F••••••L3L2L

•线框的cd边沿着x轴正方向切割磁感线×ו•

×ו•

×ו•

xCbda切割FAFA

线框ab、cd两条边在不同的磁场中切割磁感线时：E=2BLV0

x0F••••••L3L2L

•

线框只有ab边在切割磁感线时：E=BLV0

x0F••••••L3L2L

•cbda×ו•

×ו•

×ו•

x切割FA综合上面的分析可知：磁场沿x轴负方向匀速运动的过程中，为保证线框静止，需要施加的外力F随x的变化如图所示在处理电磁感应现象中的线框模型时，要特