电磁感应单杆模型

实验目的

观察导体杆的运动过程，掌握 E = BLv、安培力及杆的运动分析方法。

实验原理

导体杆切割磁感线产生电动势 E = BLv，回路电流 I = BLv/R总，杆所受安培力 F = B²L²v/R总，方向阻碍杆的运动。杆的加速度随速度变化，合力为零时速度不再变化。克服安培力做功，机械能转化为电能，再变为焦耳热。

实验器材

• 平行金属导轨
• 导体杆
• 匀强磁场
• 速度与电流显示
• 参数调节控件（以页面提供为准）

实验步骤

1. 观察导轨、导体杆、磁场及回路的连接方式。
2. 启动演示，观察杆开始运动时的速度和电流。
3. 观察电流方向以及杆所受安培力的方向。
4. 观察速度变化时电流和安培力如何随之变化。
5. 观察杆最终的运动状态，并分析能量去向。

实验现象与结论

杆运动后回路出现感应电流，安培力总是阻碍杆的运动。速度越大，电动势、电流和安培力越大。无外力时杆逐渐减速；受恒定外力时，加速度逐渐减小，合力为零后匀速运动。

常见问题

导体杆受安培力后为什么加速度会变化？

安培力 F = B²L²v/R总 与速度成正比，速度变化使合力变化，加速度也随之改变。

单杆模型中能量是怎样转化的？

杆克服安培力做功，机械能转化为电能，电能再通过电阻转化为焦耳热。