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电磁感应导体棒切割磁感线问题之无动力型

2024-01-08 20:00:58辅导探讨57


电磁感应导体棒切割磁感线问题对广大学生来说一直是一个难点,因为这类问题往往不是匀变速问题,是变加速问题,同学们之前学的绝大部分都是匀变速问题,处理这类问题往往借助能量守恒观点以及动量定理解决。本篇文章将详细介绍电磁感应导体棒切割磁感线问题之无动力型的几类情况。VHx物理好资源网(原物理ok网)


1、无动力单杆电阻型VHx物理好资源网(原物理ok网)

如下图所示,光滑的导轨宽度为L,匀强磁场的磁感应强度为B,导轨接一电阻R,其余电阻不计,现给金属棒一初速度Vo。VHx物理好资源网(原物理ok网)

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对棒:B²L²V/R=ma,金属棒组加速度减小的减速运动。VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾条件:回路中电流为零,金属棒最终静止。VHx物理好资源网(原物理ok网)

金属棒速度时间图像如下:VHx物理好资源网(原物理ok网)

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金属棒其实是在做另类匀变速直线运动。VHx物理好资源网(原物理ok网)

2、无动力单杆电容器型VHx物理好资源网(原物理ok网)

如下图所示,光滑的导轨宽度为L,匀强磁场的磁感应强度为B,导轨接一电容为C的电容器,导体棒电阻为R,现给金属棒一初速度Vo。VHx物理好资源网(原物理ok网)

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对棒:,VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾条件:回路中电流为零,金属棒最终匀速直线运动。VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾速度:v=Q/BLCVHx物理好资源网(原物理ok网)

金属棒速度时间图像如下:VHx物理好资源网(原物理ok网)

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3、无动力单杆电源型VHx物理好资源网(原物理ok网)

如下图所示,光滑的导轨宽度为L,匀强磁场的磁感应强度为B,导轨接一电动势为E、电阻为r的电源,导体棒电阻为R,现给金属棒一初速度Vo。VHx物理好资源网(原物理ok网)

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对棒:,VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾条件:回路中电流为零,金属棒最终匀速直线运动。VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾速度:v=E/BLVHx物理好资源网(原物理ok网)

金属棒速度时间图像如下:VHx物理好资源网(原物理ok网)

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BLVo>EVHx物理好资源网(原物理ok网)

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BLVo<EVHx物理好资源网(原物理ok网)

4、无动力等距双杆型VHx物理好资源网(原物理ok网)

如下图所示,光滑的导轨宽度为L,匀强磁场的磁感应强度为B,a、b棒的质量均为m,现给a棒一初速度VoVHx物理好资源网(原物理ok网)

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对a、b棒动量守恒可知:mVo=2mVVHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾条件:回路中电流为零,a、b棒最终与相等的速度匀速直线运动。VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾速度:v=Vo/2VHx物理好资源网(原物理ok网)

a、b棒速度时间图像如下:VHx物理好资源网(原物理ok网)

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5、无动力非等距双杆型VHx物理好资源网(原物理ok网)

如下图所示,光滑的两段导轨,导轨宽度为L、2L,匀强磁场的磁感应强度为B,a、b棒的质量均为m,现给a棒一初速度Vo,b棒初速度为零。VHx物理好资源网(原物理ok网)

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对a棒:—BILΔt=mVa — mVo,对b棒:BI 2L Δt=mVb;又由稳定是回路中的电流为零,即BLVa=B 2L VbVHx物理好资源网(原物理ok网)

可得Va=4Vo/5,Vb=2Vo/5。VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾条件:回路中电流为零,a、b棒最终匀速直线运动。VHx物理好资源网(原物理ok网)

收尾速度:Va=4Vo/5,Vb=2Vo/5。VHx物理好资源网(原物理ok网)

a、b棒速度时间图像如下:VHx物理好资源网(原物理ok网)

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电磁感应导体棒切割磁感线问题之有动力型VHx物理好资源网(原物理ok网)

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