動生電動勢
一.單桿+電阻
二.轉動桿+電阻
三.單桿+電容
四.雙桿+電阻
感生電動勢
一.線圈+電阻
二.線圈+電容
三.線圈+動桿
1.如圖所示,固定放置在同一水平面內的兩根平行長直金屬導軌的間距為d,其右端接有阻值為R的電阻,整個裝置處在豎直向上磁感應強度大小為B的勻強磁場中。一質量為m(質量分布均勻)的導體桿ab垂直于導軌放置,且與兩導軌保持良好接觸,桿與導軌之間的動摩擦因數(shù)為μ。現(xiàn)桿在水平向左、垂直于桿的恒力F作用下從靜止開始沿導軌運動距離L時,速度恰好達到最大(運動過程中桿始終與導軌保持垂直)。設桿接入電路的電阻為r,導軌電阻不計,重力加速度大小為g。(導體桿運動距離L內,從牛頓運動定律、功能關系、電路知識分析本題)
單桿+電阻模型
從受力角度探討,
(1)受力分析:重力、彈力、摩擦力、安培力。這是基礎步驟,此步錯,基本就完蛋了。
(2)牛頓第二定律:
(3)安培力:
(4)閉合電路歐姆定律:
(5)法拉第電磁感應定律:
聯(lián)立合并得:
分析此式,v和a兩個變量,v增大,a減小,當a減為零后,v達到最大值
從功能角度思考,做功的力有:重力、摩擦力、安培力。重力、摩擦力為恒力,安培力為變力。
動能定理:
能量轉化角度:通過F做功外界將能量輸入了系統(tǒng),系統(tǒng)總能量增加了
2.在如圖甲所示的電路中,電阻R1=R2=2R,圓形金屬線圈半徑為r1,線圈導線的電阻為R,半徑為r2(r2<r< span="">1)的圓形區(qū)域內存在垂直于線圈平面向里的勻強磁場,磁感應強度B隨時間t變化的關系圖線如圖乙所示,圖線與橫、縱軸的交點坐標分別為t0和B0,其余導線的電阻不計,閉合S,至t1時刻,電路中的電流已穩(wěn)定,求電容器所帶的電荷量。</r<>
右邊線圈看作是一電源,根據(jù)法拉第電磁感應定律求電動勢。根據(jù)閉合電路歐姆定律求干路電流,根據(jù)歐姆定律求R1兩端電壓,根據(jù)電容器知識求帶電量。
3.如圖所示,導體桿OQ在作用于OQ中點且垂直于OQ的力作用下,繞垂直線框平面過O點的軸沿半徑為r的光滑的半圓形框架在勻強磁場中以一定的角速度轉動,磁場的磁感應強度為B,方向垂直于框架平面,AO間接有電阻R,其余電阻均不計,回路中的總電功率為P,求導體棒轉動的角速度。
根據(jù)轉動切割求電動勢,就轉變成單桿電阻模式。
4.如圖所示,兩光滑平行金屬導軌間距為L,質量為m的金屬桿MN靜止垂直跨在導軌上,且與導軌接觸良好,導軌間接有一個電容為C的電容器,整個裝置處于垂直的勻強磁場中,磁感應強度為B。導軌和金屬桿的電阻均不計。現(xiàn)給金屬桿MN施加一水平向右的恒力F,使導線MN向右運動,電容器的耐壓值足夠大。分析:金屬桿MN的運動規(guī)律。
牛頓第二定律:
安培力:
電流的定義:
電容器:
法拉第電磁感應定律:
電路知識:U=
聯(lián)立得,瞬時電流為:
5.如圖所示,兩光滑金屬導軌水平放置,導軌間距為L,固定于一垂直于水平面的勻強磁場中,磁感應強度為B,MN導體棒的質量為m,電阻為r,PQ導體棒的質量為M,電阻為R,現(xiàn)給MN導體棒一個水平向右的恒力F,分析:兩導體棒穩(wěn)定后的運動情況。
力學角度列牛頓第二定律方程問題不大,關鍵是電流大小如何確定。將原始的平均電動勢轉變?yōu)樗矔r電動勢,再結合閉合電路歐姆定律求瞬時電流。
對MN,有
對PQ,有
a1減??;a2增大;但只要a1還大于a2,v1-v2就不斷增大。動態(tài)變化,當a1等于a2時,
v1-v2變?yōu)槎ㄖ?。達到“穩(wěn)定”狀態(tài)。
感生電動勢于此類似,只是電動勢的計算有點不同,其他可以抄動生的作業(yè)!