郭长月电磁感应中的动力学和能量问题.ppt

电磁感应中的电磁感应中的动力学和能量动力学和能量问题问题哈哈2424中中 物理组物理组 郭长月郭长月一、电磁感应中的动力学问题一、电磁感应中的动力学问题电磁感应中产生感应电流，在磁场中受电磁感应中产生感应电流，在磁场中受到安培力的作用，因此到安培力的作用，因此电磁感应问题往电磁感应问题往往与力学问题联系在一起往与力学问题联系在一起．． 在解决此类问题时要注意在解决此类问题时要注意制约关系制约关系：： 竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距竖直平面内有足够长的金属导轨，轨距0.2 m0.2 m，金属导体，金属导体abab可在导轨上无摩擦地上下滑动，可在导轨上无摩擦地上下滑动，abab的电阻为的电阻为0.4 Ω0.4 Ω，导轨电阻不计，导体，导轨电阻不计，导体abab的质量为的质量为1 1g g，，垂直纸面向里垂直纸面向里的匀强磁场的磁的匀强磁场的磁感应强度为感应强度为0.2 T0.2 T，且磁场区域足够大，，且磁场区域足够大，1 1、当导体、当导体abab自由下落自由下落0.0.2 2s s时，突然接通电键时，突然接通电键S S，此时，此时abab的加速度是多少？之后的加速度是多少？之后abab棒做什么棒做什么运动？导体运动？导体abab最终下落的速度是多少？最终下落的速度是多少？( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) )2 2、当导体、当导体abab自由下落自由下落0.0.4 4s s时，突然接通电键时，突然接通电键S S，此时，此时abab的加的加速度是多少？之后速度是多少？之后abab棒做什么运动？导体棒做什么运动？导体abab最终下落的速度最终下落的速度是多少？是多少？( (g g取取10 m/s10 m/s2 2) ) 两根足够长的直金属导轨MN、PQ平行放置在倾角为θ的绝缘斜面上，两导轨间距为L，M、P两点间接有阻值为R的电阻，一根质量为m的均匀直金属杆ab放在两导轨上，并与导轨垂直，整套装置处于磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场方向垂直于斜面向下，导轨和金属杆的电阻可忽略，让ab杆沿导轨由静止开始下滑，导轨和金属杆接触良好，不计它们之间的摩擦．(1)画出ab杆下滑过程中某时刻的电流方向和受力示意图；(2)在加速下滑过程中，当ab杆的速度大小为v时，求此时ab杆中的电流及其加速度的大小；(3)求在下滑过程中，ab杆可以达到的速度最大值ab二、电磁感应中的能量问题二、电磁感应中的能量问题 与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克与动生电动势有关的电磁感应现象中，通过克服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化服安培力做功，把机械能或其他形式的能转化为电能，克服安培力做多少功，就产生多少电为电能，克服安培力做多少功，就产生多少电能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也能，若电路是纯电阻电路，转化过来的电能也将全部转化为将全部转化为整个整个回路的焦耳热。

回路的焦耳热1 1、动能定理：、动能定理：2 2、功能关系：、功能关系：电磁感应中焦耳热的计算技巧电磁感应中焦耳热的计算技巧 ( (1 1) )Q Q＝＝I I2 2RtRt. (2)(2)感应电路中电流变化，可用以下方法分析：感应电路中电流变化，可用以下方法分析：①利用动能定理，求出克服安培力做的功，整个回路产生的焦耳热等于克服安培力做的功，即Q＝W安．②②利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热利用能量守恒，即感应电流产生的焦耳热等于其他形式能量的减少，即等于其他形式能量的减少，即Q Q＝＝ΔΔE E其他其他．． 两根足够长平行金属导轨两根足够长平行金属导轨MNMN、、PQPQ相距相距L L，导轨平面，导轨平面与水平面夹角与水平面夹角αα，金属棒，金属棒abab垂直于垂直于MNMN、、PQPQ放置在导放置在导轨上，始终与导轨接触良好，金属棒的质量为轨上，始终与导轨接触良好，金属棒的质量为m m，，导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面导轨处于匀强磁场中，磁场的方向垂直于导轨平面斜向上，磁感应强度大小为斜向上，磁感应强度大小为B.B.金属导轨的上端与开金属导轨的上端与开关关S S，，R R1 1，，R R2 2及金属棒及金属棒abab的电阻均为的电阻均为R R，其它电阻不，其它电阻不计，计，不计一切摩擦，重力加速度为不计一切摩擦，重力加速度为g.g.现在闭合开关现在闭合开关S S，将金属棒由静止释放．，将金属棒由静止释放．(1)(1)判断金属棒判断金属棒abab中电流的方向；中电流的方向；(2)(2)当金属棒下降高度为当金属棒下降高度为h h时，时，刚好达到最大速度，刚好达到最大速度，求最大速度，及求最大速度，及此过程中此过程中R R1 1上产生的焦耳热上产生的焦耳热。

 电阻可忽略的光滑平行金属导轨长电阻可忽略的光滑平行金属导轨长s s＝＝1.15 m1.15 m，两，两导轨间距导轨间距L L＝＝0.75 m0.75 m，导轨倾角，导轨倾角3030°°，导轨上端，导轨上端abab接一阻值接一阻值R R＝＝1.5 Ω1.5 Ω的电阻，磁感应强度的电阻，磁感应强度B B＝＝0.8 T0.8 T匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值匀强磁场垂直轨道平面向上．阻值r r＝＝0.5 Ω0.5 Ω、质、质量量m m＝＝0.2 kg0.2 kg的金属棒与轨道垂直且接触良好，从的金属棒与轨道垂直且接触良好，从轨道上端轨道上端abab处由静止开始下滑至底端，在此过程中处由静止开始下滑至底端，在此过程中R R产生的焦耳热产生的焦耳热Q QR R＝＝0.0.3 3 J J．．( (取取g g＝＝10 m/s10 m/s2 2) )(1)(1)金属棒在此过程中克服安培力做的功金属棒在此过程中克服安培力做的功W W安安；；(2)(2)金属棒下滑速度金属棒下滑速度v v＝＝2 m/s2 m/s时的加速度时的加速度a a；；(3)(3)求金属棒下滑的最大速度求金属棒下滑的最大速度v vm m足够长光滑金属框竖直放置，框宽足够长光滑金属框竖直放置，框宽L L＝＝0.5 m0.5 m，框电阻不计，匀强磁场的磁感应强度，框电阻不计，匀强磁场的磁感应强度B B＝＝1 1 T T，方向与框面垂直，金属棒，方向与框面垂直，金属棒MNMN的质量为的质量为100 100 g g，电阻为，电阻为1 Ω1 Ω，现让，现让MNMN无初速的释放并与框无初速的释放并与框保持接触良好的竖直下落，从释放到达到最保持接触良好的竖直下落，从释放到达到最大速度的过程中通过棒某一截面的电荷量大速度的过程中通过棒某一截面的电荷量2 C2 C，求此过程回路中产生的电能为多少？，求此过程回路中产生的电能为多少？( (空气空气阻力不计，阻力不计，g g＝＝10 m/s10 m/s2 2) )再见。