电磁感应杆模型课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电磁杆模型,电磁杆模型,电磁感应,三大载体,两大模型,五类问题,感生型,动生型,电路问题,力学问题,电量问题,能量问题,图像问题,两大规律,楞次定律,电磁感应,定律,单双杆,线 框,线 圈,电磁感应专题研究,电磁感应三大载体两大模型五类问题感生型动生型电路问题力学问题,电磁感应,磁通量,电磁感应,现象,电磁感应,规律,电磁感应,应用,感应电动势的大小：,感应电流、电动势方向,：,楞次定律,右手定则,变化,变化快慢,阻碍,变化,自感现象,知识网络,电磁感应磁通量电磁感应现象电磁感应规律电磁感应应用感应电动势,B,E,I,q,Q,W,a,v,F,条件分析,源的分析,路的分析,力的分析,运动的分析,功能的分析,动生电动势,感生电动势,电磁感应研究,BEIqQWavF条件分析源的分析路的分析力的分析运动的分,解决电磁感应中的动力学问题的一般思路,先做,“,源,”,的分析,分离出电路中由电磁感应所产生的电源，,求出电源参数,E,和,r,；,再进行,“,路,”,的分析,分析电路结构,，弄清串、并联关系，求出相应部分的电流大小，以便求解安培力；,然后是,“,力,”,的分析,分析研究对象,(,常是金属杆、导体线圈等,),的,受力情况，尤其注意其所受的安培力,；,最后进行,“,运动,”,状态的分析,根据,力和运动的关系，,判断出正确的,运动模型,解题思路总结,解决电磁感应中的动力学问题的一般思路先做“源”的分析分离出电,电磁感应综合题解题思路,一、图片、图像：认电源，求,E,、,r,，流向,1,、,E=BLV,；,B,不变，,L,长和类，,V,相对,B,2,、,E=1/2 B r,2,3,、,E=n/t,；平均速度,4,、,E=E,msint,5,、,E=BLV,SB/t;,电磁感应综合题解题思路一、图片、图像：认电源，求E、r，流,二、电路结构、计算电学量,1,、电流：,I=q/t,I=U/R,I=E/(R+r),2,、电量：,q,=,/(R+r),，,Q=CU,BLq=p,3,、电热：,Q=I,2,Rt,有效值，,Q=W,克安，,能守,4,、功率：,P=FV,P=I,2,R=U,2,/R,P=UI,P=EI,5,、,串并联电路,U,I,P,的分配关系,6,、闭合电路：,E=U,外,+,U,内,=,IR+Ir,三、力学分析,1,、明确对象：单棒，双棒，线框等,2,、状态分析、受力分析（安培力特点）、,过程分析（动态）、关系分析（能量关系）,电磁感应综合题解题思路,二、电路结构、计算电学量电磁感应综合题解题思路,单杆,模型,F,恒外力,恒速式,a,阻尼式,电容放电式,v,0,无外力充电式,F,有外力充电式,v,1,L,v,v,0,恒a式,异步式,电动式,十种单杆模型解析,电磁感应滑轨综合,P,恒,P,式,单杆F 恒外力恒速式a阻尼式 电容放电式v0无,例,1,、,如图所示，金属棒,ab,置于水平放置的光滑平行导轨上，导轨左端接有,R=0.4,的电阻，置于磁感应强度,B=0.1T,的匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向内。导轨间距为,L=0.4m,，金属棒,ab,质量为,m=0.1kg,，电阻为,r=0.1,，导轨足够长且电阻不计,。,问题,1,：,电路中相当于电源的是哪一部分？哪一点相当于电源正极？,（,ab,段，,a,）问题,2,：产生的感应电动势有多大？电路中电流的大小是多少？流过电阻,R,的电流方向怎样？,（,0.2V,，,0.4A,，,cd,）,L,R,v,B,若金属棒向右匀速运动，运动速度,v=5m/s,（恒速杆）,例1、如图所示，金属棒ab置于水平放置的光滑平行导轨,问题,3,：,金属棒,ab,两端的电压多大？,（,0.16V,）,问题,4,：,金属棒,ab,所受的安培力如何？,（,0.016N,水平向左）,问题,5,：使金属棒,ab,向右匀速运动所需的水平外力如何？,（,0.016N,，水平向右）,问题,6,：水平外力做功的功率多大？，克服安培力做功的功率多大？,（,0.08W,，,0.08W,）,问题,7,：,整个电路消耗的电功率多大？，电阻,R,消耗的功率多大？金属棒消耗的电功率多大？（,0.08W,，,0.064W,，,0.016W,）,L,R,v,B,若金属棒向右匀速运动，运动速度,v=5m/s,（恒速杆）,LRvB 若金属棒向右匀速运动，运动速度v=5m/s,问题,8,：若撤去外力，则金属棒,ab,将会怎样运动？,（做加速度减小的减速运动，直到停止）,L,R,B,v,t,O,v,0,v,0,问题,9,：,撤去外力后，金属棒,ab,运动的速度为,2m/s,时，,求金属棒,ab,的加速度大小和方向。,（,0.064m/s,2,，水平向左）,若撤去外力,（阻尼杆）,LRBvtOv0v0 问题9：撤去外力后，金属棒ab运,问题,10,：撤去外力后直到停止运动，回路中产生的总焦,耳热多大？电阻,R,产生的焦耳热是多少？,（,1.25J,，,1J,）,条件：,v,0,=5m/s,m,=0.1kg,问题,11,：,撤去外力后直到停止运动，回路中通过电阻,的,电量是多少？,（,12.5C,）,问题,12,：,撤去外力后，金属棒还能滑行多远？,L,R,v,B,（,15.625m,）,问题10：撤去外力后直到停止运动，回路中产生的总焦条件：v0,问题,13,：金属棒,ab,将如何运动？,（做加速度减小的加速运动，直到匀速）,问题,14,：金属棒,ab,可以达到的最大速度是多大？,最大速度与水平外力是什么关系？,（,5m/s,，正比例关系）,v,O,v,m,静止开始，在,F=0.016N,的水平恒外力作用下运动,（恒外杆）,L,R,F,B,vOvm 静止开始，在F=0.016N的水平恒外力作用下运,问题,15,：如果已知金属棒,ab,从静止,开始运动至达到最大速度的时间为,t,，,计算通过电阻,R,的电量是多少？,问题,16,：,从金属棒,ab,开始运动到达到最大速度的这段时间,t,内，电阻,R,产生的焦耳热是多少？,静止开始，在,F=0.016N,的水平恒外力作用下运动,（恒外杆）,L,R,F,B,静止开始，在F=0.016N的水平恒外力作用下运动（恒外,问题,15,：如果已知金属棒,ab,从静止,开始运动至达到最大速度的时间为,t,，,计算通过电阻,R,的电量是多少？,问题,16,：,从金属棒,ab,开始运动到达到最大速度的这段时间,t,内，电阻,R,产生的焦耳热是多少？,静止开始，在,F=0.016N,的水平恒外力作用下运动,（恒外杆）,L,R,F,B,静止开始，在F=0.016N的水平恒外力作用下运动（恒外,问题,17,：若要求金属棒,ab,从静止开始以,1m/s,2,的加速度做匀加速直线运动，应给金属棒施加怎样的外力？,（,F=0.1+0.0032t,）,问题,18,：,若金属棒从静止开始，在水平外力作用下向右运动，水平外力的功率为,P,且保持不变，经时间,t,金属棒达到最大速度，求此过程中产生的焦耳热,。,金属棒,ab,从静止开始以,1m/s,2,的加速度运动（恒,a,杆）,金属棒从静止开始，水平外力的功率为,P,且保持不变（恒,P,杆）,L,R,a,B,L,R,p,B,问题17：若要求金属棒ab从静止开始以1m/s2的,问题,19,：,若金属棒,ab,开始以向右,5m/s,的速度做匀速直线运动时，距离,cd,为,0.1m,，此时磁感应强度为,0.1T,。为使以后电路中始终不产生感应电流，试确定从此刻开始计时，磁感应强度,B,随时间变化的关系式？,B,0,Ld,=,BL,(,d,+,vt,),金属棒匀速运动，无电流求,B,随时间变化的关系,c,d,v,B,a,b,L,d,R,B0Ld=BL(d+vt)金属棒匀速运动，无电,F,运动过程分析：,Fa,v,E,I,F,安,F,合,a,滑杆做加速运动,电容充电,q,+,_,电容电压,U,I,E,?,t,v,F-BIL=ma,I=,q/,t,a=,V/,t,a,=,F,m+B,2,L,2,c,问题,20.,在,F=0.016N,的水平恒外力作用（恒外力电容杆）,求：加速度,F运动过程分析：Fa vE I F安 F合,电磁感应杆模型课件,v,0,F,问题,21,.,金属杆以速度,v,0,运动，杆做什么运动？（无外力电容杆）,当,Blv,=,U,C,时，,I,=0，,F,安,=0，棒匀速运动,。,O,t,v,v,v,0,金属杆做加速度减小的减速运,动最后匀速。,v0F 问题21.金属杆以速度v0运动，杆做什么运动？（无外,v,0,F,问题,22.,金属杆以速度,v,0,运动，杆最后速度多大？,（无外力电容杆）,v0F问题22.金属杆以速度v0运动，杆最后速度多大？（无外,问题,23,.,电容器带电量为,Q,，,金属棒由静止释放杆,做什么运动,？,当,U,C,=Blv,O,t,v,v,m,结论：加速度减小的加速运动最后匀速,问题,24,.,电容器带电量为,Q,，,金属棒由静止释放杆,最大速度？,问题23.电容器带电量为Q，金属棒由静止释放杆做什么运动？当,导体棒运动,V,感应电动势,E,安 培力,F,感应电流,I,力电磁综合,导轨模型,电 磁 感 应,闭合电路,磁场对电流的作用,阻碍,易翁点评：,上述变式共同点，由于安培力与运动状态有关，因此注意受力、运动与电流的动态分析，搞清它们之间的相互制约关系。分析思路可简明表示如下：,导体棒运动 V感应电动势E安 培力 F 感应电流 I力电磁综,例,2,（2014科大）,如图（a）所示，水平放置足够长的平行金属导,轨，左右两端分别接有一个阻值为R的电阻，匀强磁场与导轨平面垂,直，质量m=0.1 kg、电阻r=R/2的金属棒垂直于导轨放置。,现用一拉力 作用在金属棒上，,经过2 s后撤去F,，再,经,过0.55 s金属棒停止运动,（b）为金属棒的v-t图象，g取10 m/s,2,。,求：,（1）金属棒与导轨之间的动摩擦因数；,（2）整个过程中金属棒运动的距离；,（3）从撤去F到金属棒停止的过程中，每个电阻R上产生的焦耳热,。,例2（2014科大）如图（a）所示，水平放置足够长的平行金,解析.,（1）在02s这段时间内，根据牛二定律,由图可知 m/s,2,，又因 ，,联立解得,（2）在02s这段时间内的位移为 m，设棒在,22.55s时间内的位移为,x,2,，棒在,t,时刻,在,t,到 内，,代入数据得 m，整个过程中金属棒运动的距离,m。,（3）从撤去拉力到棒停止的过程中，能量守恒定律,每个电阻上产生的焦耳热。,J,解析.（1）在02s这段时间内，根据牛二定律J,双杆问题,杆,1,做变减速运动，杆,2,做变加速运动，稳定时两杆的加速度为,0,，以相同速度做匀速运动,开始两杆做变加速运动，稳定时，两杆以相同的加速度做匀变速运动,2,1,m,1,=m,2,r,1,=r,2,L,1,=L,2,稳定时，两杆的加速度为零，两杆的速度之比为,1,：,2,m,1,=m,2,r,1,=r,2,L,1,=2L,2,m,1,=m,2,r,1,=r,2,L,1,=,L,2,t,v,2,1,稳定时若,F2f,则,cd,先变加速后匀速若,F,2f,则,cd,先变加速之后两杆匀加速,m,1,=m,2,r,1,=r,2,L,1,=L,2,f,1,=f,2,双杆问题杆1做变减速运动，杆2做变加速运动，稳定时两杆的加速,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,，,a,2,