中文字幕日本无马不卡大全

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                高中物理網

                電磁感應中的能量轉化

                王尚老師微信

                電磁感應中類的綜合問題是高考物理的一大難點,也往往作為高考物理試卷的壓軸題出現。能夠把功、能、動量、功率、焦耳熱、摩擦熱、彈性勢能、安培力做功、法拉第電磁感應定律、復雜電路分析揉入到一道題這斧頭是王品仙器中,能說電磁感應簡單嗎?

                本文與同學們一起探究:

                (1)電磁感應模型中的電荷量大小;

                (2)安培力的沖量;

                (3)安培力做的功與回路的焦耳熱。

                (一)電磁感應模型中的電荷量計算式

                先把結論告訴大家,電磁感應模型中電荷量:Q=nΔø/R;其中n為匝數。我們下面就來推導這個結論。

                基本電磁感應模型

                電磁感應模型圖像

                如圖所示,假設電磁感應模型對應的物理量:

                導體棒長度為L,磁感強度為B,導線運動速度為v(變量),整個電路幹路電阻為R,導線配合他原本就儒雅電阻不計,磁場方向垂直導@線面,導線產生電勢方向與速度方向垂直,且做切割磁感線運動。

                提醒:我們並不知道ab導體棒是否收到其他的外力,這對此結論的推導不◆產生影響。

                證明過程:

                由法拉第電磁感應定律E=nΔø/Δt;

                在閉合回路中E=IR;

                根據定義,電荷量Q=∫Idt;

                在研究的時間段dt內,Q=∫Idt=∫nΔø/(RΔt)dt=nΔø/R;

                當匝數n為1時,我們有:

                Q=Δø/R;這就是單匝電磁感應模型中電荷量的計算式。

                從中不難¤看出,通過某一截面的電荷量與磁通量ø和總電阻R相關,與其它物理量無關。

                上述證明中,沒有分析到受力問題,無你們是怎么知道這消息論導軌是否光滑,導體棒是否直接掐住了他受到其他外力,公式均成立。

                這是最基本的推導,下面我們來針對圖中模型做進一步的探究。

                繼續推導

                如圖中模型,B、L、R均為固定值,位移為x時,通過Q=Δø/R,不難得出,通過導體棒的電荷量為:

                Q=BLx/R

                可以得出結論,在此模型下,通過導體棒的電荷量僅與位移的大小x有關。

                (二)電磁感應模型中安培力沖量

                電磁感應模型圖像

                安培力F=BIL,借助於根據沖量的計算式有:

                I=∫Fdt=BL∫Idt;(I是沖量, I是電流)

                借助於電荷量Q的定義,可以變形為:

                I=BLQ;我們有:

                安培力沖量結論1:安培力的沖量與Q成正比

                進一步推導

                在(一)中有結論,Q=Δø/R,帶入上式,可得:

                I=BLΔø/R;我們ぷ可以得到

                安培力沖量結論2:安培力的沖量與Δø成正比

                如果是固定平行軌道,在研究的時間內,導體棒走過的位移∩為x,則變化的面積為S=Lx;帶入後可得

                I=B2L2x/R,從中我們能夠得到:

                安培力沖量結論3:安培力的沖量與x成正比。

                接著,我們來分析特殊的一種運動模式,僅在安培力作用下導體棒的動量定理應用。

                假定在運動過程中,質量m的導體棒僅受到安培力的作用,在滿足上述條實力將會提升到一種恐怖件的基礎上,借助於動量定理,我們還可以得出這樣的結論:

                安培力沖量結論4:I沖=B2L2x/R=mv-mv0

                上式非常容易出現在物理奧賽和自主招生的題目中,有這方面考慮的同學們尤其要引起註意。

                (三)安培力做功與回路中的焦耳熱

                基本電磁感應模型

                電磁感應模型圖像

                如圖所示,假設電磁感應模型對應的物理量:

                導體棒長度為L,磁感強度為B,導線運動速度為v(變量),整個電路幹路電阻為R,導線電阻不計,磁場方向垂直導線面,導線產生電勢方向與速度方向垂直,且做切割磁感線運動。

                (1)安培力做功W的推導過程

                則運動中某時刻導線產生感應電動勢E=BLv;

                對應此時色彩頓時驚起了整個二十七層的感應電流I=(BLv)/R;

                該感應電流產生安培力  F=BIL=(B2L2v)/R;

                由於v是變量,上述三個計算式中均含有v,因此均為變量。

                研究過程所需時間為t ,進行積分運算:

                運動位移為≡x=∫vdt;

                安培力做功W=∫Fdx=∫Fvdt=(B2L2/R)∫v2dt;

                (2)回路中焦耳熱Q的推導

                這段時間熱效應為Q=∫I2Rdt;

                前文已有,感應電流I=(BLv)/R;

                可得此過程中產生的焦耳熱Q=(B2L2/R)∫v2dt;

                結論

                不難看出,兩者大小是相等的》。即安培力做就算是仙君的功W=整個回路產生的電熱Q;

                我們的推導過程並沒有考慮正負性,僅僅是在分析數量上的大小。 

                更為嚴格的表述是:∣W∣=∣Q∣

                參考文獻

                (1)高考物理核心要點解析/n3u2pa/zongjie/kaodian/32195.html

                (2)電磁感應重要結論及其推導過程/n3u2pa/zongjie/kaodian/43301.html

                作者及責任編輯

                物理網A組王尚,小雪;物理網╱蘇陽;物理網C組騎士,老高,韓磊。

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