(電磁感應(yīng)中的能量問題)如圖所示,相距為L的光滑平行金屬導(dǎo)軌水平放置,導(dǎo)軌一部分處在以為右邊界勻強(qiáng)磁場中,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小為B,方向垂直導(dǎo)軌平面向下,導(dǎo)軌右側(cè)接有定值電阻R,導(dǎo)軌電阻忽略不計(jì).在距邊界也為L處垂直導(dǎo)軌放置一質(zhì)量為m、電阻r的金屬桿ab

(1)ab桿在恒力作用下由靜止開始向右運(yùn)動(dòng)3 L距離,其速度一位移的關(guān)系圖象如圖乙所示(圖中所示量為已知量).求此過程中電阻R上產(chǎn)生的焦耳QRab桿在剛要離開磁場時(shí)的加速度大小a

(2)ab桿固定在導(dǎo)軌上的初始位置,使勻強(qiáng)磁場保持大小不變,繞軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng).若從磁場方向由圖示位置開始轉(zhuǎn)過的過程中,電路中產(chǎn)生的焦耳熱為Q2.則磁場轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω大小是多少?

答案:
解析:

  解析:(1)ab桿離起起始位置的位移從L3L的過程中,由動(dòng)能定理可得

  (2)

  ab桿在磁場中由起始位置發(fā)生位移L的過程,根據(jù)功能關(guān)系,恒力F做的功等于ab桿桿增加的動(dòng)能與回路產(chǎn)生的焦耳熱之和,則

  (2)

  聯(lián)立解得,(1) R上產(chǎn)生熱量(1)

  ab桿剛要離開磁場時(shí),水平向上受安培力F和恒力F作用,

  安培力為:(2)

  由牛頓第二定律可得:(1)

  解得(1)

  (2)磁場旋轉(zhuǎn)時(shí),可等效為矩形閉合電路在勻強(qiáng)磁場中反方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng),所以閉合電路中產(chǎn)生正弦式電流,感應(yīng)電動(dòng)勢的峰值(2)

  有效值(2) (1) 而(1)


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電磁感應(yīng)中的功率問題、自感

1、電磁感應(yīng)中的電路問題在電磁感應(yīng)中,切割磁感線的導(dǎo)體或磁通量的變化的回路將產(chǎn)生________.該導(dǎo)體或回路相當(dāng)于________(它們的電阻為電源的內(nèi)阻),將它們接上電容器,便可使電容器________;將它們接上電阻等用電器,在回路中形成________,便可對用電器供電.因此,電磁感應(yīng)問題往往和電路聯(lián)系在一起,解決這類問題的基本方法是:

(1)用法拉第電磁感應(yīng)定律和楞次定律確定感應(yīng)電流的大小和方向.

(2)畫出等效電路圖

(3)應(yīng)用全電路歐姆定律、串并聯(lián)電路的性質(zhì)、電功率等公式聯(lián)立求解.

2、自感

①、自感現(xiàn)象:自感現(xiàn)象是一種特殊的電磁感應(yīng)現(xiàn)象,它是由于導(dǎo)體本身的電流發(fā)生________時(shí)而產(chǎn)生的電磁感應(yīng)現(xiàn)象.自感現(xiàn)象遵循電磁感應(yīng)的所有規(guī)律.

②、自感電動(dòng)勢的方向:由楞次定律可知,自感電動(dòng)勢總是________原來導(dǎo)體中電流的變化.當(dāng)回路中的電流增加時(shí),自感電動(dòng)勢和原來電流的方向________;當(dāng)回路中的電流減小時(shí),自感電動(dòng)勢和原來電流的方向________.自感對電路中的電流變化有________作用,使電流不能________

③、自感系數(shù):它由線圈________的性質(zhì)決定.線圈越長,單位長度上線圈的匝數(shù)越多,截面積越大,它的自感系數(shù)越________.線圈中插入鐵芯,自感系數(shù)增大很多,自感系數(shù)在國際單位制中的單位是________

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電磁感應(yīng)中的動(dòng)力學(xué)問題:

感應(yīng)電流在磁場中受到________的作用,因此電磁感應(yīng)問題往往跟________學(xué)問題聯(lián)系在一起.解決這類問題需要綜合應(yīng)用電磁感應(yīng)規(guī)律(法拉第電磁感應(yīng)定律)及力學(xué)中的有關(guān)規(guī)律(牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)量守恒定律、動(dòng)量定理、動(dòng)能定理等),分析時(shí)要特別注意________、速度v達(dá)________的特點(diǎn).

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電磁感應(yīng)中的能量問題:

電磁感應(yīng)的過程實(shí)質(zhì)上是________的轉(zhuǎn)化過程,電磁感應(yīng)過程中產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中必定受到________力的作用,因此,要維持感應(yīng)電流的存在,必須有“外力”克服________力做功.此過程中,其他形式的能量轉(zhuǎn)化為________能.“外力”克服安培力做了多少功,就有多少其他形式的能轉(zhuǎn)化為________能.當(dāng)感應(yīng)電流通過用電器時(shí),________能又轉(zhuǎn)化為其他形式的能量.安培力做功的過程是________的過程.安培力做了多少功就有多少電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.

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(電磁感應(yīng)中的電路問題)如圖所示,勻強(qiáng)磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B0.1 T,金屬棒AD0.4 m,與框架寬度相同,電阻R1/3 Ω,框架電阻不計(jì),電阻R12 Ω,R21 Ω.當(dāng)金屬棒以5 m/s速度勻速向右運(yùn)動(dòng)時(shí),求:

(1)流過金屬棒的感應(yīng)電流為多大?

(2)若圖中電容器C0.3μF,則電容器中儲(chǔ)存多少電荷量?

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