4.5 专题 电磁感应中的含容电路分析 课件 -2022-2023学年高二上学期物理人教版选修3-2

电磁感应中的含容电路分析 电容器充电 电源的作用搬运电子 M板的电势先为零，后聚集正电荷，电势升高，直到等于电源正极电势 M N N板的电势先为零，后聚集负电荷，电势降低，直到等于电源负极电势 正极板 负极板 E 电容器充电特征 正极板 负极板 1、电源的作用：搬运电子 I I 2、充满电时，电容器两极板带上等量异种电荷，两极板间的电压等于电源的总电压（电动势）。 3、充电过程，电场力做负功，电势能增加，电容器内储存了电场能。 电子运动方向 短暂 电流方向 正极板 负极板 正极板 负极板 e I 电流方向规定为正电荷定向移动方向，与负电荷定向移动方向相反。 等效为正电荷从负极板到正极板的移动 电容器放电 正极板 负极板 1、放电完毕时，电容器两极板间的电压等于零。 2、放电过程，电场力做正功，电势能减少，电容器的电场能减少。 电子运动方向 短暂 电流方向 正极板 负极板 正极板 负极板 e I 电流方向规定为正电荷定向移动方向，与负电荷定向移动方向相反。 等效为正电荷从正极板到负极板的移动 ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ ＋ － － － － － － － － ＋Q －Q U d E 平行板电容器内的关系 C= 决定式 定义式 C= 匀强电场 U=Ed E= U= C 平行板电容器的动态分析 ++++ ---- ++++ ---- 两极板电压不变 与电源相连 与电源断开 两极板电荷量不变 电容器储能 U Q W=QU 0 C= W= W= W= ------- mR +++++ U，C I 电容器放电 无外力作用模型 导轨水平光滑 电容器放电 ------- Rm +++++ U，C I 右，导体棒向右加速 I向下 导体棒切割磁感线，产生反向感应电动势（增大） IR=U- 导轨水平光滑，导体棒由静止开始运动 I逐渐减小，安培力减小，导体棒的加速度逐渐减小。当a=0时，速度达到最大值。I=0，导体棒做匀速运动，达到稳定 力与运动关系 欧姆定律 U-BL -BL BL = 即减少的电能等于增加的动能与R产生的热量之和。 动能定理 能量关系 微元法 最大速度vm 放电刚开始电量 放电结束时电量 电容器放电电量 对杆应用动量定理 动量定理 v t O 电容器放电 图像分析 v t O v1 v1 导体棒刚好停下时，电容器刚好放电完毕。 电容器放电完毕时，导体棒还没有停下，电容器被反向充电。 导体棒刚好停下时，电容器还没放电完毕。导体棒被反向加速。 导体棒有向右运动初速度 无论加速减速 导体棒的加速度都是减小 导体棒有向左运动初速度 U=BL UBL UBL 电容器放电 ------- Rm +++++ U，C R I 右，导体棒向右加速 I向下(图示） 导体棒切割磁感线，产生反向感应电动势（增大） IR=U- 导轨水平粗糙，导体棒由静止开始运动 I逐渐减小，安培力减小，导体棒的加速度逐渐减小。当a=0时，速度达到最大值。 力与运动关系 BIL-=ma I继续逐渐减小，安培力减小，导体棒的加速度反向逐渐增大，速度逐渐减小为零 -BIL=ma BIL-=ma -BIL=ma v t O vm BIL-=ma v t O v0 电容器放电 导轨水平粗糙，导体棒以某一初速度开始向右运动 力与运动关系 BL= IR=U- IR=-U -BIL=ma UBL （无外力电容放电式）（单选）光滑平行金属导轨 M、N 水平放置，导轨上静置着一根与导轨垂直的导体棒 PQ。导轨左端与由电容为 C的电容器、单刀双掷开关和电动势为 E 的电源组成的电路相连接，如图所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。先将开关接在位置 a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置 b。导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长。已知磁感应强度大小为 B，两水平轨道间距为 L，导体棒质量为 m，则以下说法中正确的是（　　） 跟我走 大显身手 例1 （电容放电式）（多选）光滑平行金属导轨 M、N 水平放置，导轨上静置着一根与导轨垂直的导体棒 PQ。导轨左端与由电容为 C的电容器、单刀双掷开关和电动势为 E 的电源组成的电路相连接，如图所示。在导轨所在的空间存在方向垂直于导轨平面的匀强磁场（图中未画出）。先将开关接在位置 a，使电容器充电并达到稳定后，再将开关拨到位置 b。导体棒将会在磁场的作用下开始向右运动，设导轨足够长。已知磁感应强度大小为 B，两水平轨道间距为 L，导体棒质量为 m，导体棒的电阻为R,则以下说法中正确的是（　　） 味 道 江 湖 1 A.导体棒刚开始运动时的加速度大小为 D.导体棒从开始运动到达到稳定运动的距离一定大于 B.导体棒速度达到最大值时，电容器两极板间的电压为BL C.导体棒从