物理电磁学问题 (数学高手请进)

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/21 18:02:52
嗯~没有图挺难叙述的,请耐心看完
相信大家都做过这样的题,两根平行的光滑的金属导轨,导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场。导轨一头是电源,另一头放着一根可以沿导轨自由滑动的有电阻的直导体,然后闭合开关,有电流通过的导体就会在安培力的作用下动起来。(到此,没看明白的人可以不必浪费时间了)
我的问题是,把电源换成一个充好电的电容,把那个直导体换成一个电感,(感觉有点像LC震荡电路) 其他条件不变 请分析一下闭合开关后,这一堆玩意儿怎么动……已知:C Q L B l m……其他缺什么自己设……
我自己列出了方程(虽然不知道对不对)当然,那个倒霉方程我解不出来
LdQ/dt + Blv = -Q/C dv/dt = BIl/m
要求:请列出正确方程,给出解……(过程不要求)……如果再能简单说明一下那个电感是怎么动的我会感激不尽
视答案满意程度而定,我可能会给出更多积分……在这方面我已经不惜血本了……
咳……看了某先生的回答……发现忘记了重要内容
理想~一切都是理想的~没有发热~也没什么能量以电磁波的形式跑出去~~
这只是一个高中生的问题……我不可能找得到仪器来做实验的

这可不是一般的二阶电路问题,电感是在滑动的!
首先规定电容初始带电量为Q0,电感初始位移为0。磁场垂直纸面向里,电感在电容右边。再规定符号,电容上极板的电荷符号为电容带电量的符号,电感位移向右为正,电流方向逆时针为正。
任意时刻电容器两边的电压等于电感两边的电压(包括电感的自感电动势和切割产生的感应电动势)
Bldx/dt-LdI/dt=Q/C (1)
安培力提供电感的加速度
-BlI=ma=md^2x/(dt)^2 (2) (注意,电流方向逆时针为正!)
其中
I=dQ/dt (3)
初始条件
t=0时
x=0 (4)
v=dx/dt=0 (5)
Q=Q0 (6)
I=0 (7)
由(1)~(3)式,加上(4)~(6)式的初始条件,可以解得,位移
x(t)=At+Bsin(ωt)
其中
A=Q0Bl/(B^2*l^2*C+m)
B=Q0BlmCL/((B^2*l^2*C+m)(B^2*l^2*C^2*mL+CLm^2)^(1/2))
ω=((B^2*l^2*C+m)/(CmL))^(1/2)
由此可知,电感的运动是一个匀速直线运动和一个简谐运动的叠加。
注:上面的微分方程组的解是本人经过整理后由数学软件Marlab求解的结果整理而得。手工也可以解,只不过比较麻烦。

如果是实际的电路,线圈可能会收缩一下,很快恢复原状了,因为能量很快消耗光了。
理想情况下,导体框回路的电磁感应会阻碍引起它的原因的发生,即阻碍LC回路中的振荡,所以振荡电流会缓慢减小。
给你个建议,如果有精密的仪器,尝试着做做看。

很标准的二阶微分方程。
只是多一步。
MV=BL(Q0-Q) 由dv/dt = BIl/m积分得来
Q/C-dI/dT*L-VBL=0
Q0为初始电荷为常量。消去V得非齐次二阶微分方程,有标准解。
解即可。