电磁感应的双棒问题(陈乐辉)_第1页
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文档简介

1、双杆问题,两个导体在导轨上滑动,示例1。无限长平行金属轨道m,n,距离L=0.5m,水平放置;金属杆b和c可以在轨道上无摩擦滑动,质量mb=mc=0.1kg千克,阻力Rb=RC=1。不考虑轨道的阻力。整个装置放置在磁感应强度B=1T的均匀磁场中,磁场方向垂直于轨道平面(如图所示)。如果杆b开始以初始速度V0=10m/s向右移动,计算:(1)杆c的最大加速度,(2)杆c的最大速度。双杆问题(等间距),分析:(1)运动开始时回路中的感应电流为:运动开始时C杆的加速度最大;(2) B杆在磁场力的作用下减速,当两杆速度相等时,C杆达到最大速度。以两根杆为研究对象,根据动量守恒定律,C杆的最大速度为:如

2、图所示,两根距离为L的光滑金属导轨(不含阻力)由一个弧形段和一个无限长的水平段组成。水平段在垂直向下的方向上具有均匀的磁场,其磁感应强度为b。质量为2m、电阻为R的金属棒cd放置在导轨的水平段上。电阻为R的金属棒ab从圆弧段M的静态释放处滑下,进入到N处的水平段,圆弧段MN的半径为R,中心角为60,所以:(1)AB棒以多快的速度进入N处的磁场区域?此时杆中的电流是多少?(2)光盘棒可以达到的最大速度是多少?(3)当3)ab杆从静止状态达到最大速度时,系统释放的热量是多少?解是:(1)在进入磁场区域的瞬间,回路中的电流强度为:(1)在ab棒从静止状态下从M滑向N的过程中,只有重力作功,机械能守恒

3、,因此可以计算到N的速度,进而可以计算出ab棒切断磁感应线时产生的感应电动势和回路中的感应电流。在AB棒从M滑向N的过程中,机械能守恒。(2)设安培力在ab和cd棒上的大小为F,安培力的作用时间为t,ab棒在安培力作用下减速,cd棒在安培力作用下加速。当两个棒的速度达到相同的速度V时,电路中的电流为零,安培力为零,cd达到最大速度。应用动量守恒定律,得到:(3)系统释放的热量应等于系统的机械能。因此有: (3)系统释放的热量应等于系统的机械能减少,因此有:(试验9:18)如图所示,有一个垂直向下的均匀磁场,磁感应强度为B,左端L1=4L,右端L2=L.目前,两条金属棒ab和cd垂直放置在导轨上

4、,质量分别为m1=2m和M2=m;电阻R1=4R,R2=R.如果两个杆在开始时都是静止的,一个方向向右、大小为f的恒力作用在cd杆上,要求:(1)两个杆的最终加速度是多少;(2)杆ab上消耗的最大电力。解决方法:(1)当进入稳态时,设ab杆速度为v1,加速度为a2,cd杆速度为v2,加速度为a2,因此进入稳态时,电路中的电流为常数,a2=4a1,两杆分别采用牛顿运动定律;(2)进入稳态时,电路中电流最大的ab棒消耗的最大电功率为P=。解决方案是:25。(19点)如图所示,两条平行的长直金属薄导轨KL和PQ固定在同一水平面上,它们之间的距离为L,阻力可以忽略不计;Ab和cd是两个质量为m的细金属杆,垂直于导轨,与导轨接触良好,可沿导轨无摩擦滑动。两根杆的阻力为r,杆cd的中点系有一根轻型绳索,绳索的另一端绕过轻型

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