请写出理由 如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连
来源:学生作业帮助网 编辑:六六作业网 时间:2024/12/19 04:29:59
请写出理由 如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连
请写出理由 如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与
如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与杆接触。杆电阻不计,导线电阻为R,ab间距离为2L,导线组成的正弦图形顶部或底部到杆距离都是d,在导线和杆平面内有一有界匀强磁场区域,磁场的宽度为L,磁感强度为B,现在外力F作用下导线沿杆以恒定的速度v向右运动,t=0导线从时刻O点进入磁场,直到全部穿过过程中,外力F所做功为
不是我积分看不懂,是高中水平的看不懂,
请写出理由 如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连接,其余部分未与如图所示,光滑的长直金属杆上套两个金属环与一个完整正弦图象的金属导线ab连
本题有三个关键点:
1)要明白导线中通过的电流始终是正弦交流电,而正弦交流电的幅值Im是其有效值I的根号2倍,所以,电功率P=I^2*R=Im^2*R/2.
2)令T=L/v.t=0到T时,只有在长直导线下半部分的正弦波形导线扫过磁场,此时Em1=Bdv,Im1=Em1/R=Bdv/R;t=T到2T时,长直导线上下两部分的正弦波形导线都扫过磁场,此时Im2=2Bdv/R;t=2T到3T时,只有上半部分导线扫过磁场,此时Im3=Bdv/R.
3)由功能原理可知,整个过程中电流的焦耳热就等于外力做的功W.
综上3点,W=(I1^2*R)(T-0)+(I2^2*R)(2T-T)+(I3^2*R)(3T-2T)=(I1^2+I2^2+I3^2)RT=(Im1^2+Im2^2+Im3^2)RT/2=(BBddvv/RR)(1^2+2^2+1^2)R(L/v)/2=3BBddLv/R.
金属导线进入从开始到完全进入磁场用时T=2L/v;
那么这个回路在磁场中的切割长度和有效受力长度随时间变化为s=d*sin(πvt/L);
回路电流I=Bsv/R;
t时刻受力F=BIs;
功率为P=Fv;
t时刻dt时间内的功为dW=P*dt=B*(Bdsin(πvt/L)v)*dsin(πvt/L)*v*dt;
对dW积分,积分区间是[0,2L/...
全部展开
金属导线进入从开始到完全进入磁场用时T=2L/v;
那么这个回路在磁场中的切割长度和有效受力长度随时间变化为s=d*sin(πvt/L);
回路电流I=Bsv/R;
t时刻受力F=BIs;
功率为P=Fv;
t时刻dt时间内的功为dW=P*dt=B*(Bdsin(πvt/L)v)*dsin(πvt/L)*v*dt;
对dW积分,积分区间是[0,2L/v];
我算出来是A。不过我微积分不咋的~
收起
分三个过程考虑
运动了一个L。运动第二个L。运动第三个L。之后导体完全离开磁场区域。
第一个L时,等效切割磁感线的长度设为y,y=d sin(πvt/L)。注意y恒为正。
E=Byv。W=积分EI=积分E²/R=积分B²y²v/R=积分B²d²vsin²(πvt/L)=B²d²Lv/2πR。
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分三个过程考虑
运动了一个L。运动第二个L。运动第三个L。之后导体完全离开磁场区域。
第一个L时,等效切割磁感线的长度设为y,y=d sin(πvt/L)。注意y恒为正。
E=Byv。W=积分EI=积分E²/R=积分B²y²v/R=积分B²d²vsin²(πvt/L)=B²d²Lv/2πR。
第二个L时,右侧和左侧一个在金属杆上方一个在金属杆下方,对于磁通量的变化
起到了2倍的作用,画个图就知道了。y=|sin(πvt/L+π)|=y=sin(πvt/L)。E=2Byv。
第三个L和第一个一样考虑。
所以总功相当于第一个过程的4倍,答案为2B²d²Lv/πR,B有个π啊应该……
可能对于高中生积分比较难,其实不难。sin²x可以化成cos2x,第一个L中t的积分上下限为
(0,L/v)。我没有写出严格的积分式,因为dt会混淆。祝你搞懂。
不好意思算错了俩地方,一个是第一步的积分得数应为B²d²Lv/2R
第二个是第二步中E二倍了,I也二倍了,所以相当于第一步里的4
倍,最后总功是第一步的6倍。
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嗯,蛮有趣的题目!
手机上的,看不到图
可以类比金属框进入磁场。
在磁场边界上的长度就是切割长度。因为是正弦图线的导线
所以切割起来也是正弦似的电压和电流。。除以根号2就是等效值
但是。注意到杆的长度是2L,说明再某一段内有进入磁场和离开磁场的(本题关键)
这时候可以分开来考虑(类比金属框进入,离开磁场时电流方向)。会发现,电流应该叠加
所以 电压最大值为BDV的运动时间为2L/V
...
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可以类比金属框进入磁场。
在磁场边界上的长度就是切割长度。因为是正弦图线的导线
所以切割起来也是正弦似的电压和电流。。除以根号2就是等效值
但是。注意到杆的长度是2L,说明再某一段内有进入磁场和离开磁场的(本题关键)
这时候可以分开来考虑(类比金属框进入,离开磁场时电流方向)。会发现,电流应该叠加
所以 电压最大值为BDV的运动时间为2L/V
电压最大值为B*2D*V的运动时间为L/V
最终结果为C
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答案是C的二分之一吧。。