电磁感应单双棒问题ppt.ppt

1、电磁感应中的导轨问题,受力情况分析,运动情况分析,动力学观点,能量观点,牛顿定律,平衡条件,动能定理,能量守恒,单棒问题,双棒问题,电动式,发电式,阻尼式,一、单棒问题,运动特点,最终特征,a逐渐减小的减速运动,静止,a逐渐减小的加速运动,匀速,a逐渐减小的加速运动,匀速,基本模型,I=0 (或恒定),I 恒定,I=0,二、无外力双棒问题,运动特点,最终特征,基本模型,杆1做a渐小的加速运动,杆2做a渐小的减速运动,v1=v2,I0,无外力等距式,杆1做a渐小的减速运动,杆2做a渐小的加速运动,无外力不等距式,a0,I0,L1v1=L2v2,三、有外力双棒问题,运动特点,最终特征,基本模型,有

2、外力不等距式,杆1做a渐小的加速运动,杆2做a渐大的加速运动,a1a2 a1、a2恒定,I 恒定,杆1做a渐大的加速运动,杆2做a渐小的加速运动,a1=a2,v 恒定,I 恒定,有外力等距式,阻尼式单棒,1电路特点,导体棒相当于电源。,2安培力的特点,安培力为阻力，并随速度减小而减小。,3加速度特点,加速度随速度减小而减小,v0,4运动特点,a减小的减速运动,5最终状态,静止,一、单棒问题：,6三个规律,(1)能量关系：,(2)电量关系：,(3)瞬时加速度：,7变化,(1)有摩擦,(2)磁场方向不沿竖直方向,阻尼式单棒,一、单棒问题：,例1. 水平放置于匀强磁场中的光滑导轨上，有一根长为L的导

3、体棒ab，用恒力F作用在ab上，由静止开始运动，回路总电阻为R，试分析ab 的运动情况，并求ab棒的最大速度。,分析：ab 在F作用下向右加速运动，切割磁感应线，产生感应电流，感应电流又受到磁场的作用力f，画出受力图：,a=(F-f)/m v E=BLv I= E/R f=BIL,最后，当f=F 时，a=0，速度达到最大，,F=f=BIL=B2 L2 vm /R,vm=FR / B2 L2,vm称为收尾速度.,一、单棒问题：,发电式单棒,这类问题覆盖面广,题型也多种多样;但解决这类问题的关键在于通过运动状态的分析来寻找过程中的临界状态,如速度、加速度取最大值或最小值的条件等. 基本思路是:,1

4、电路特点,导体棒相当于电源，当速度为v时，电动势EBlv,2安培力的特点,安培力为阻力，并随速度增大而增大,3加速度特点,加速度随速度增大而减小,4运动特点,a减小的加速运动,特点分析：,R,r,5最终特征:,匀速直线运动(a=0),6两个极值,(1) 最大加速度：,(2) 最大速度：,R,r,当v=0时：,当a=0时：,7稳定后的能量转化规律,8起动过程中的三个规律,(1)电量关系：,(2)能量关系：,(3)瞬时加速度：,发电式单棒,9几种变化,(4)拉力变化,(3) 导轨面变化（竖直或倾斜）,(1) 电路变化,(2)磁场方向变化,竖直,倾斜,电动式单棒,1电路特点,导体为电动边，运动后产生

5、反电动势（等效于电机）。,2安培力的特点,安培力为运动动力，并随速度减小而减小。,3加速度特点,加速度随速度增大而减小,4运动特点,a减小的加速运动,t,vm,5最终特征,匀速运动,6两个极值,(1)最大加速度：,(2)最大速度：,v=0时,E反=0,电流、加速度最大,稳定时，速度最大，电流最小,电动式单棒,7稳定后的能量转化规律,8起动过程中的三个规律,(1)动量关系：,(2)能量关系：,(3)瞬时加速度：,还成立吗？,电动式单棒,9几种变化,(1)导轨不光滑,(2)倾斜导轨,(3) 有初速度,(4)磁场方向变化,电动式单棒,电磁感应中的导轨问题,受力情况分析,运动情况分析,动力学观点,能量

6、观点,牛顿定律,平衡条件,动能定理,能量守恒,单棒问题,双棒问题,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,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,4一个规律,(1)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：,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,有外力等距双棒,1电路特点,棒2相当于电源;棒1受安培力而起动.,2运动分析：,某时刻回路中电流：,最初阶段，a2a1,棒1：,安培力大小：,棒2：,只要a2a1,(v2-v1),I,FB,a1,a2,当a2a1时,v2-v1恒定,I恒定,FB恒定,两棒匀加速,有外力等距双棒,3稳定时的速度差,v2,v1,有外力等距双棒,4变化,(1)两棒都受外力作用,(2)外力提供方式变化,有外力不等距双