电磁感应现象中杆的运动问题

以下讨论的是杆没有受到摩擦力的情况!

一、单杆问题

1、杆受到恒力时:

当杆受到恒力时,杆加速运动——切割运动而产生感应电流,产生阻碍杆运动的安培力,这个力随速度的增大而增大,所以 根据牛顿第二定律,杆做加速度减小的加速运动,直到加速度减小到零时杆就做匀速直线运动。

2、杆具有初速度时:

杆具有初速度,受到反方向的安培力作用而减速运动,安培力随速度减小而减小,物体的加速度随之减小,所以杆做加速度减小的减速运动。

二、双杆问题

1、杆受到恒力时:

当杆受到恒力做加速运动是,杆同时受到阻碍的安培力,且安培力随速度的增大而增大,即杆做加速度减小的加速运动,对应的速度图像为一个过原点的斜率减小的曲线;而另一个杆因为电流方向相反安培力作为动力,且因为前一个杆加速运动,感应电流增大,所以此安培力也增大,则这个杆做加速度增大的加速运动,对应的图像是过原点的斜率增大的曲线。如果轨道足够长,则两杆的加速度达到相同值(斜率相等,为两条平行线),则两个杆的速度差相等,则电动势与感应电流不变,则此时两杆的安培力相等且不变。此后两杆共同做加速度恒定的匀变速直线运动,不管从整体还是隔离受力,两杆受力都恒定,其中安培力为1/2的恒定外力。

2、杆具有初速度时:

当杆具有初速度时,受到安培阻力作用而加速度减小的减速运动,而另一杆受到安培力作用而加速度同样减小的加速运动,如果杆足够长,最终他们速度相等,就没有速度差,也就是没有感应电流,两杆开始做匀速直线运动。

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