电磁感应中双棒问题_第1页
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文档简介

1、例1.无限长的平行金属轨道M、N,相距L=0.5m,且水平放置;金属棒b和c可在轨道上无摩擦地滑动,两金属棒的质量mb=mc=0.1kg,电阻Rb=RC=1,轨道的电阻不计整个装置放在磁感强度B=1T的匀强磁场中,磁场方向与轨道平面垂直(如图)若使b棒以初速度V0=10m/s开始向右运动,求: (1)c棒的最大加速度; (2)c棒的最大速度。,双棒问题(等间距),等距双棒特点分析,1电路特点,棒2相当于电源;棒1受安培力而加速起动,运动后产生反电动势.,2电流特点,随着棒2的减速、棒1的加速,两棒的相对速度v2-v1变小,回路中电流也变小。,当v1=0时:,最大电流,当v2=v1时:,最小电流

2、,两个极值,I0,3两棒的运动情况特点,安培力大小:,两棒的相对速度变小,感应电流变小,安培力变小.,棒1做加速度变小的加速运动,棒2做加速度变小的减速运动,v0,v共,最终两棒具有共同速度,4两个规律,(1)动量规律,两棒受到安培力大小相等方向相反, 系统合外力为零,系统动量守恒.,(2)能量转化规律,系统机械能的减小量等于内能的增加量. (类似于完全非弹性碰撞),两棒产生焦耳热之比:,解析:,(1)刚开始运动时回路中的感应电流为:,刚开始运动时C棒的加速度最大:,(2)在磁场力的作用下,b棒做减速运动,当两棒速度相等时,c棒达到最大速度。取两棒为研究对象,根据动量守恒定律有:,解得c棒的最

3、大速度为:,5几种变化:,(1)初速度的提供方式不同,(2)磁场方向与导轨不垂直,(3)两棒都有初速度,(4)两棒位于不同磁场中,例2:如图所示,两根间距为l的光滑金属导轨(不计电阻),由一段圆弧部分与一段无限长的水平段部分组成.其水平段加有竖直向下方向的匀强磁场,其磁感应强度为B,导轨水平段上静止放置一金属棒cd,质量为2m,电阻为2r.另一质量为m,电阻为r的金属棒ab,从圆弧段M处由静止释放下滑至N处进入水平段,圆弧段MN半径为R,所对圆心角为60,求: (1)ab棒在N处进入磁场区速度多大?此时棒中电流是多少? (2) cd棒能达到的最大速度是多大? (3)ab棒由静止到达最大速度过程中, 系统所能释放的热量是多少?,解得:,进入磁场区瞬间,回路中电流强度I为,解析:,(1)ab棒由静止从M滑下到N的过程中,只有重力做功,机械能守恒,所以到N处速度可求,进而可求ab棒切割磁感线时产生的感应电动势和回路中的感应电流. ab棒由M下滑到N过程中,机械能守恒,故有,(2)设ab棒与cd棒所受安培力的大小为F,安培力作用时间为 t,ab 棒在安培力作用下做减速运动,cd棒在安培力作用下做加速运动,当两棒速度达到相同速度v时,电路中电流为零,安培力为零,cd达到最大速度.,运用动量守恒定

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