电磁感应的综合问题

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1、一一电磁感应中的动力学问题电磁感应中的动力学问题2解决这类电磁感应中的力学问题，一方面要考虑电磁学中的有关规律，如楞次定律、法拉第电磁感应定律、左手定则、右手定则、安培力的计算公式等；另一方面还要考虑力学中的有关规律，如牛顿运动定律、动能定理、能量守恒定律等，要将电磁学和力学的知识综合起来应用1电磁感应中产生的感应电流，在磁场中将受到安培力的作用，因此，电磁感应问题往往跟力学问题联系在一起【例1】如图所示，处于匀强磁场中的两根足够长、电阻不计的平行金属导轨相距1m，导轨平面与水平面成q=37角，下端连接阻值为R的电阻匀强磁场方向与导轨平面垂直质量为0.2kg、电阻不计的金属棒放在两导轨上，棒与

2、导轨垂直并保持良好接触，它们之间的动摩擦因数为0.25.(1)求金属棒沿导轨由静止开始下滑时的加速度大小；(2)当金属棒下滑速度达到稳定时，电阻R消耗的功率为8W，求该速度的大小；(3)在上问中，若R=2，金属棒中的电流方向由a到b，求磁感应强度的大小和方向 ( g = 1 0 m / s2， s i n 3 7 = 0 . 6 ，cos37=0.8)【评析】(1)金属棒开始下滑时的初速度为零，根据牛顿第二定律mgsinq-f=ma f=N N=mgcosq 联立得a=g(sinq-cosq) 代入已知条件得a=10(0.6-0.250.8)m/s2=4m/s2.(2)设金属棒运动达到稳定时，

3、速度为v，所受安培力为F，棒在沿导轨方向受力平衡mg(sinq-cosq)-F=0 此时金属棒克服安培力做功的功率P等于电路中电阻R消耗的电功率P=Fv 由两式解得v= = =10m/s(3)设电路中电流为I，两导轨间金属棒的长为L，磁场的磁感应强度为BE=BLv I= P=I2R 由式解得B= = T=0.4T 方向垂直导轨平面向上PFPmg sincosqqERPRvL8210 1【评析】此类问题的解题思路和方法为：应用法拉第电磁感应定律和楞次定律求出感应电动势的大小和方向；应用闭合电路欧姆定律求出感应电流；对导体进行正确的受力分析；应用牛顿运动定律列出动力学方程或平衡方程求解其中特别要注意导体棒受安培力作用，使导体棒受力情况发生变化，进而使导体棒的运动状态发生改变，引起一系列的动态变化，最终出现一种新的稳定状态收尾速度4两种状态处理导体处于平衡态静止或匀速直线运动状态处理方法：根据平衡条件合外力等于零列式分析导体处于非平衡态加速度不等于零处理方法：根据牛顿第二定律进行动态分析，或结合功能关系分析5解决这类问题的一般思路是：根据电磁感应现象感应电动势感应电流安培力合力加速度速度感应电动势周而复始地循环注意：当导体运动达到稳定时，a=0，速度达到最大值(临界值)二.微元法在电磁感应中的应用