BFNFmgfBmR1图专题:电磁感应导体棒问题电磁感应导体棒问题涉及力学、功能关系、电磁学等一系列基本概念、基本规律和科学思维方法
分清不同性质的导轨,熟悉各种导轨中导体的运动性质、能量转化特点和极值规律,对于吃透基本概念,掌握基本规律,提高科学思维和综合分析能力,具有重要的意义
主干知识一、发电式导轨的基本特点和规律如图 1 所示,间距为 l 的平行导轨与电阻 R 相连,整个装置处在大小为 B、垂直导轨平面向上的匀强磁场中,质量为 m、电阻为 r 的导体从静止开始沿导轨滑下,已知导体与导轨的动摩擦因数为μ
求:棒下滑的最大速度.1、 电路特点 导体为发电边,与电源等效,当导体的速度为 v 时,其中的电动势为 E=Blv2、 安培力的特点 安培力为运动阻力,并随速度按正比规律增大
FB=BIl=3、 加速度特点 加速度随速度增大而减小,导体做加速度减小的加速运动4、 两个极值的规律 当 v=0 时,FB=0,加速度最大为 am=g(sinθ-μcosθ) 当 a=0 时,ΣF=0,速度最大,根据平衡条件有mgsinθ=μmgcosθ+ 所以,最大速度为 :5、 匀速运动时能量转化规律当导体以最大速度匀速运动时,重力的机械功率等于安培力功率(即电功率)和摩擦力功率之和,并均达到最大值
PG=PF+Pf 当 μ=0 时,重力的机械功率就等于安培力功率,也等于电功率,这是发电导轨在匀速运动过程中,最基本的能量转化和守恒规律
mgvmsinθ=Fmvm=ImEm1hBMBF反ErE,BFMvmmvmRfaRbeBdcrfaRbeBdcrfaRbeBdcr例 1、如图所示,两根平行金属导轨 abcd,固定在同一水平面上,磁感应强度为 B 的匀强磁场与导轨所在的平面垂直,导轨的电阻可忽略不计
一阻值为R 的电阻接在导轨的 bc 端
在导轨上放一根质量为 m ,长为 L,电阻为