导体棒在磁场中运动问题归类例析

电磁感应中的力学问题,常以导体棒在磁场中运动的形式出现.导体棒在导电滑轨上运动,切割磁感线,产生感应电动势,使闭合回路中产生感应电流,导体棒受到安培力作用而使运动状态发生变化.因此感应电流与导体棒的加速度是一种相互制约的动态变化关系,最终导体棒达到某种稳定状态.下面结合具体实例对这种问题归类解析.     

有限长导体棒的电荷分布的数值模拟

利用有限差分法对有限长导体棒电荷面密度进行了数值模拟.数值模拟结果说明,有限长带电导体棒面电荷分布不仅与导体表面的曲率半径有关,还与导体的总体形状以及导体周围环境中其他导体的分布有关.     

"电场中的导体"教学一得

在"电场中的导体"这部分内容的教学过程中,常遇到这类问题: [问题1]如图1所示,在孤立的正电荷Q的电场中放入不带电的金属导体棒AB后,将B端接地后又拆去接地线,最后移开Q,问AB棒带何种电荷?     

电磁感应中不闭合回路电势高低的判断和计算

讨论了导体棒在匀强磁场中切割磁感线,导体棒处在变化的磁场中,不闭合线圈处在变化的磁场中三种情况线产生的感应电动势的计算和两点电势高低的判断.     

导体棒转动切割磁感线问题探微

在垂直于磁场的平面内, 导体棒绕固定点旋转问题, 在近几年的高考题中出现频率较高, 其中固定点 经常出现在棒的端点, 或者棒所在的直线上某点, 棒两端电势差的大小E=B L v - =B L v中, 阐述了固定点不在棒所 在的直线上时, 棒两端电势差的大小仍然可以用类似的公式EA B =B L v - =B L v中 ′来进行表示, 轻松比较棒两端电势 差大小如何变化     

谈动生电动势的非静电力问题

如图,放在匀强磁场B中的导体棒ab无摩擦地向右做匀速切割磁感线运动(金属框架及ab棒的电阻均忽略不计),在ab棒中产生了稳定的动生电动势,此电动势的非静电力就是导体内部自由电子受到的洛伦兹力,洛伦兹力做功将机械能转化为电能,而动生电动势就等于洛伦兹力推动单位电荷(在这里     

电磁感应中导体棒的收尾状态概述

导体棒在磁场中运动情况的判断,是电磁感应中常见问题.它既可考查全电路、牛顿定律、功能关系等重要知识点,又可考查学生分析、判断、推理能力及综合应用能力.在高考中常作为"压轴题"出现,在教学中也作为重要的题型重点讲解.现对各种情境下导体棒运动状态及收尾速度作一一分析(表1).     

电磁感应中导体棒受安培力作用的教学实践

通过对导体棒在电磁感应中受安培力作用的有关习题分析,培养学生领悟物理规律的能力.     

对一道安培力题目的解法质疑

在高三很多物理复习资料上都有如下题目． 在倾角为θ的斜面上，放置一段通有电流I，长度为L，质量为m的导体棒a（通电电流方向垂直纸面向里），如图1所示．棒与斜面间摩擦因数μ＜tanθ，欲使导体棒静止在斜面上，所加匀强磁场日的最小值是多少？如果要求导体棒静止在斜面上且对斜面无压力，则所加匀强磁场磁感强度又如何？     

导体棒在磁场中的转动问题研究

用经典物理的方法研究了导体棒在磁场中的转动规律,并用M athCAD2001软件进行了数值模拟。     

一道高考题的几个问题：解决和思考

2009年高考(江苏卷)第15题第2问: 如图所示,两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上,导轨间距为l、足够长且电阻忽略不计.导轨平面的倾角为α,条形匀强磁场的宽度为d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直.长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框连接在一起组成如图1类型装置,总质量为m,置于导轨上.导体棒中通以大小恒为I的电流(由外接恒流源产生,图中未图出).线框的边长为d(d < l),电阻为R,下边与磁场区域上边界重合.将装置由静止释放,导体棒恰好运动到磁场区域下边界处返回,导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直.重力加速度为g.     

两个演示实验的改进

本文介绍两个改进了的演示实验,它们具有实验现象直观、明显、观察范围大等特点。一、导体棒切割磁感应线实验导体棒切割磁感应线实验,是大、中学物理教材中讲电磁感应的典型例子。但常见的物理演示实验书中对该实验很少作介绍,这似乎与该实验通常演示效果不佳有关。使用放大器虽然可以改善演示效果,但同时也影响了实验的直观性。     

培养学生分析与综合的科学思维方法——以导体棒切割磁感线为例

文章以导体棒切割磁感线的电磁感应现象为例,从牛顿运动定律、做功与能量转化、等效电路和动量4个不同角度进行分析,并在分析基础上综合得出更深层次结论,展示了如何培养学生分析与综合的科学思维方法.     

对一道电磁感应习题教学的反思

1问题的引入笔者遇一电磁感应问题,将之改编后如下.如图1所示,高为h的桌面上放置两条平行的导轨,间距为L,电阻不计.导轨右端与桌面边缘相齐,左边接一电动势为E,内阻为r的电源.在导轨上放置一质量为m,电阻为R的导体棒,整个装置放置在竖直向下的匀强磁场中,磁感应强度为B.闭合开关S之后,导体棒从桌面边缘飞出,落地时的水平位移为s.求:整个过程中回路产生的焦耳热.     

转动导体中的电荷分布

一、前言 在静止条件下,某孤立导体上的电荷将会在导体表面自动分布,以使它在导体内产生的电场为零,这是静电学中的一个基本结论.如果让导体转动,则应预期由于对传导电子的离心作用以及因电荷运动而产生的磁场,将会引起电有在导体中重新分布,并且导体中还会出现空间电荷. 我们将考虑下面的问题.让带有一个净电荷的某孤立导体具有一恒定的角速度.在稳定条件下,找出导体中的电荷分布和电磁场. 我们还未看到处理这个问题的文章,但有人考虑过三类与之有关的问题,而且都涉及转动体的电磁场理论. 首先,单极感应的问题已在本世纪的前二十年中研究过…     

基于Tesla变压器和螺旋线的长脉冲发生器

提出了一种结构紧凑的长脉冲发生器，该发生器的螺旋型形成线包含有磁性材料构成的内导体棒和外屏蔽。形成线通过内置的高耦合Tesla变压器充电，变压器的初级线圈紧靠外磁芯导体，次级线圈位于螺旋中筒和外筒之间。对这种结构的螺旋线进行了特征参数的理论计算和波传输数值模拟，并进行了简单的原理验证实验。实验结果表明:这种设计是合理的、可行的。     

基于Tesla变压器和螺旋线的长脉冲发生器

 提出了一种结构紧凑的长脉冲发生器，该发生器的螺旋型形成线包含有磁性材料构成的内导体棒和外屏蔽。形成线通过内置的高耦合Tesla变压器充电，变压器的初级线圈紧靠外磁芯导体，次级线圈位于螺旋中筒和外筒之间。对这种结构的螺旋线进行了特征参数的理论计算和波传输数值模拟，并进行了简单的原理验证实验。实验结果表明：这种设计是合理的、可行的。     

静电平衡条件下导体表面的电荷分布

在普通物理静电场教学中,一般都要涉及静电平衡条件下导体表面的电荷分布问题。如所周知,带有过剩电荷(净电荷)的孤立导体,当处于静电平衡状态时,共电荷的面分布与导体的几何形状有关。我们注意到,在有些普通物理教本中,与此有关的一些结论未免有欠妥和不足之处。例如有的认为电荷面密度与导体表面的曲率半径有反比关系,而对于导体表面有四孔的情况,则大多未作解释。因此有必要对这一问题加以明确。由于一般情况下的电荷静态平衡分布比较复杂,而作为教学参考,只需就特殊情况进行讨论便可以达到目的。 为了得到导体表面的电荷静态平衡分布情…     

焦耳热如何分配——对2022年高考全国甲卷理综第20题定量分析

对2022年高考全国甲卷理综第20题的“单杆+电容+电阻”情景问题,通过微分方程分析电阻R和导体棒的电流变化,并定量计算焦耳热及分配比例.在求解过程中发现随时间指数衰减电流的焦耳热计算方式,还总结出将“单杆导轨”等效为电容器的方法.     

一道均匀导体棒电场所蕴含的多种思维方法

分析了"均匀导体棒所产生的电场"的求解方法中,包含的多种思维能力要求,如,宏观与微观、形象与抽象、独立作用原理与叠加原理等.