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【周二清单】电磁感应的动力学问题

 中微子818 2019-09-06

电磁感应

解决电磁感应中的动力学问题的一般思路

解决电磁感应中的动力学问题的一般思路是 “先电后力”,即:

①先做“源”的分析:分离出电路中由电磁感应所产生的电源,求出电源参数E和r;

②再进行“路”的分析:分析电路结构,弄清串、并联关系,求出相应部分的电流大小,以便求解安培力;

③然后是“力”的分析:分析研究对象(常是金属杆、导体线圈等)的受力情况,尤其注意其所受的安培力;

④最后进行“运动”状态的分析:根据力和运动的关系,判断出正确的运动模型.

电磁感应中能量转化问题的分析技巧

①电磁感应过程往往涉及多种能量的转化

(a)如图中金属棒ab沿导轨由静止下滑时,

重力势能减少,一部分用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能,最终在R上转化为焦耳热,另一部分转化为金属棒的动能.

(b)若导轨足够长,棒最终达到稳定状态做匀速运动,之后重力势能的减小则完全用来克服安培力做功,转化为感应电流的电能.

②安培力做功和电能变化的特定对应关系

(a)“外力”克服安培力做多少功,就有多少其他形式的能转化为电能.

(b)安培力做功的过程,是电能转化为其他形式的能的过程,安培力做多少功就有多少电能转化为其他形式的能.

③解决此类问题的步骤

(a)用法拉第电磁感应定律和楞次定律(包括右手定则)确定感应电动势的大小和方向.

(b)画出等效电路图,写出回路中电阻消耗的电功率的表达式.

(c)分析导体机械能的变化,用能量守恒关系得到机械功率的改变与回路中电功率的改变所满足的方程,联立求解.

电能求解思路主要有三种

①利用克服安培力求解:电磁感应中产生的电能等于克服安培力所做的功;

②利用能量守恒求解:其他形式能的减小量等于产生的电能;

③利用电流做功来求解:通过电路中电流做功消耗电能来计算.

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