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1、专题电磁感应中的导体棒第1页，本讲稿共16页例例1 1：如如图图所所示示，两两根根平平行行金金属属导导轨轨a ab bc cd d,固固定定在在同同一一水水平平面面上上,磁磁感感应应强强度度为为B B 的的匀匀强强磁磁场场与与导导轨轨所所在在的的平平面面垂垂直直，导导轨轨的的电电阻阻可可忽忽略略不不计计。一一阻阻值值为为R R的的电电阻阻接接在在导导轨轨的的b bc c端端。在在导导轨轨上上放放一一根根质质量量为为m m，长长为为L L，电电阻阻为为r r的的导导体体棒棒e ef f，它它可可在在导导轨轨上上无无摩摩擦擦滑滑动动，滑滑动动过过程程中中与与导导轨轨接接触触良良好好并并保保持持垂垂
2、直直。faRbeBdcr第2页，本讲稿共16页若导体棒若导体棒efef以初速度以初速度v0运动。运动。求：（求：（1 1）分析导体）分析导体棒棒efef的运动情况，（的运动情况，（2 2）导体棒导体棒efef从开始运动到达从开始运动到达到稳定状态的过程中电阻到稳定状态的过程中电阻R R中产生的热量。中产生的热量。问题问题A AfaRbeBdcr第3页，本讲稿共16页(1)导体棒相当于电源。导体棒相当于电源。E=BLv安培力为阻力，安培力为阻力，加速度随速度减小而减小加速度随速度减小而减小v vt tO Ov v0 0a减小减小v减小减小的减速运动的减速运动的减速运动的减速运动最终状态最终状态静
3、止静止安培力随速度减小而减小安培力随速度减小而减小问题问题A AfaRbeBdcr第4页，本讲稿共16页(2)根据能量守恒定律：根据能量守恒定律：faRbeBdcr问题问题A AQR=QR/(r+R)第5页，本讲稿共16页问题问题B B若导体棒从静止开始受一若导体棒从静止开始受一恒定恒定的水平外力的水平外力F F的作用的作用求：求：(1)(1)导体棒导体棒efef获得的最大加速度和最大速度获得的最大加速度和最大速度,（2 2）若导体棒）若导体棒efef从开始运动到达到稳定状态过程从开始运动到达到稳定状态过程中通过的位移为中通过的位移为S S，则整个过程中回路产生的焦耳，则整个过程中回路产生的焦
4、耳热。热。faRbeBdcr（3）整个过程中流过整个过程中流过整个过程中流过整个过程中流过R R的电荷量。的电荷量。的电荷量。的电荷量。第6页，本讲稿共16页导体棒相当于电源，当速度导体棒相当于电源，当速度为为v时，电动势时，电动势EBlv安培力为阻力，并随速度增大而增大安培力为阻力，并随速度增大而增大加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小加速度随速度增大而减小最终状态最终状态最终状态最终状态匀速运动匀速运动tvOvm问题问题B BfaRbeBdcr第7页，本讲稿共16页(1)v=v=0 0时时时时,有最大加速度：有最大加速度：有最大加速度：有最大加速度：a=0时时
5、,有最大速度：有最大速度：问题问题B BfaRbeBdcr第8页，本讲稿共16页(2)(2)由能量守恒定律：由能量守恒定律：问题问题B BfaRbeBdcr(3)流过的电荷量流过的电荷量第9页，本讲稿共16页问题问题C C若导体棒与轨道的若导体棒与轨道的摩擦力为摩擦力为f f，从静止开始受一，从静止开始受一恒恒定定的水平外力的水平外力F F的作用的作用求：求：(1)(1)导体棒导体棒efef获得的最大加速度和最大速度获得的最大加速度和最大速度,（2 2）若导体棒）若导体棒efef从开始运动到达到稳定状态过程从开始运动到达到稳定状态过程中通过的位移为中通过的位移为S S，则整个过程中回路产生的焦
6、耳，则整个过程中回路产生的焦耳热。热。faRbeBdcr（3）整个过程中流整个过程中流过过R的电荷量的电荷量第10页，本讲稿共16页练习：练习：如图所示，两根相距平行放置的光滑导电如图所示，两根相距平行放置的光滑导电轨道，与水平面的夹角为轨道，与水平面的夹角为，轨道间有电阻，轨道间有电阻R，处于磁感应强度为、方向垂直轨道向上的匀强处于磁感应强度为、方向垂直轨道向上的匀强磁场中，一根质量为磁场中，一根质量为m、电阻为、电阻为r的金属杆的金属杆ab，由静止开始沿导电轨道下滑，设下滑过程中杆由静止开始沿导电轨道下滑，设下滑过程中杆ab始终与轨道保持垂直，且接触良好，导电轨道有始终与轨道保持垂直，且接
7、触良好，导电轨道有足够的长度且电阻不计，求：足够的长度且电阻不计，求：（1）金属杆的最大速度是多少；）金属杆的最大速度是多少；（2）当金属杆的速度刚达到最大）当金属杆的速度刚达到最大时，金属杆下滑的距离为时，金属杆下滑的距离为S，求金，求金属杆在此过程中克服安培力做的功；属杆在此过程中克服安培力做的功；RBab第11页，本讲稿共16页答案答案（1）（2）第12页，本讲稿共16页导体棒切割磁感导体棒切割磁感线（线（v v）感应电流感应电流安培力安培力加速度加速度电路电路闭合闭合在在原原磁磁场场中中受受到到和其它和其它 外力外力改改变变切切割割速速度度达到稳定运动状态（匀速运动等）达到稳定运动状态
8、（匀速运动等）第13页，本讲稿共16页 功能分析：功能分析：电磁感应的过程，就是其它形式的电磁感应的过程，就是其它形式的能转化为电能的过程。转化中遵循能的能转化为电能的过程。转化中遵循能的转化与守恒定律。在某一导体切割磁感转化与守恒定律。在某一导体切割磁感线运动产生感应电流的过程中，安培力线运动产生感应电流的过程中，安培力一定阻碍其相对运动，安培力做负功。一定阻碍其相对运动，安培力做负功。克服安培力所做的功一定等于回路电能的克服安培力所做的功一定等于回路电能的增量。增量。第14页，本讲稿共16页作业（暗线本，抄题）如图所示，足够长的水平导体框架的宽度如图所示，足够长的水平导体框架的宽度L=0.
9、5m，电阻忽略不计，定值电阻，电阻忽略不计，定值电阻R=2。磁。磁感应强度感应强度B=0.8T的匀强磁场方向垂直于导体框的匀强磁场方向垂直于导体框平面，一根质量为平面，一根质量为m=0.2kg、有效电阻、有效电阻r=2的的导体棒导体棒MN垂直跨放在框架上，该导体棒与框架垂直跨放在框架上，该导体棒与框架间的动摩擦因数，导体棒在水平恒力间的动摩擦因数，导体棒在水平恒力F=1.2N的的作用下由静止开始沿框架运动，作用下由静止开始沿框架运动，(g取取10m/s2)。求：（求：（1）导体棒在运动过程中的最大速度）导体棒在运动过程中的最大速度Vm为为多少？多少？（2）若导体捧从开始运动到）若导体捧从开始运动到 刚开始匀速运动这一过程中刚开始匀速运动这一过程中 滑行的位移为滑行的位移为20米，求此过程中回路电阻产生米，求此过程中回路电阻产生的焦耳热的焦耳热Q以及流过电阻以及流过电阻R的电量的电量q各为多少？各为多少？第15页，本讲稿共16页第16页，本讲稿共16页