[100追加+100提高悬赏]谁会?
来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/06/17 13:07:56
谢谢您的热心
磁场应该是垂直环面,否则题目岂不是浪费口舌。挺复杂的题目,应该需要微积分计算。
先分析一下,考虑能量守恒,重力使导棒下滑,切割磁场产生感生电动势,导环构成并联回路,电流通过电阻耗费能量为热,另外电流通过导棒,导棒在磁场中受向上的力,其实就是这个力做的功变成热能。题目中给出V,可以用来推出重力,从而解题。
不过因为是圆环,导棒和环的触点在变化,电阻和电势都随之改变,导致积分过分复杂,可能无法得到解析结果。
下面试试。
假定在下落位置L处,在时间微元dt内,可以当作匀速v
位置变化 dl=v dt
导棒全部电势 u=2R B v
导棒在环内张角的半角 A=acos((R-L)/R)
导棒有效长度 M=2R sin(A)
有 L=R(1-cos(A)),得到 dl=Rsin(A)dA,并有 v=R sin(A) dA/dt
有效电势 u'=u M/(2R)
有效电阻 R'=b M=b 2R sin(A)
上端电阻 R1=a 2A R
下端电阻 R2=2 a Pi R -a 2A R
并联电阻 R0=R1 R2/(2 a Pi R)=2 a R A(1-A/Pi)
导棒电流 I=u'/(R0+R')
导棒受到电磁力 F=B I M
电阻能耗 dQ=I^2 (R0+R') dt
电磁力做功 dW=F dl
(能量守恒 可以验证:dQ=dW)
设导棒质量Mr,由牛顿第二定律:
Mr g-F=Mr dv/dt
Mr g -Mr dv/dt=F=B I M =B^2 2R v sin^2(A)/(a A(1-A/Pi)+b sin(A))
另外,由前面的 v=R sin(A) dA/dt
dv/dt=R cos(A) (dA/dt)^2+R sin(A) d^2 A/dt^2
消去v,得到A的微分方程,求解,如果你能解的话(个人感觉不大乐观),得到
A=A(t, Mr)
然后,得到v=v(t, Mr)
L=INT<