(1)列车静止时,电流最大,列车受到的电磁驱动力最大设为Fm,此时,线框中产生的感应电动势
E1=2NBLv0
线框中的电流 I1=
整个线框受到的安培力 Fm=2NBI1L
列车所受阻力大小为fm<Fm=
(2)当列车以速度v匀速运动时,两磁场水平向右运动的速度为v′,金属框中感应电动势E=2NBL(v'-v)
金属框中感应电流I=
又因为 F=2NBIL=f
求得 v′=v+
当列车匀速运动时,金属框中的热功率为 P1=I2R
克服阻力的功率为 P2=fv
所以可求得外界在单位时间内需提供的总能量为
E=I2R+fv=fv+
(3)根据题意分析可得,为实现列车最终沿水平方向做匀加速直线运动,其加速度必须与两磁场由静止开始做匀加速直线运动的加速度相同,设加速度为a,则t1时刻金属线圈中的电动势
E=2NBL(at1-v1)
金属框中感应电流 I=
又因为安培力 F=2NBIL=
所以对列车,由牛顿第二定律得 ?f=Ma
解得 a=
fR+4N2B2L2v1
|
4N2B2L2t1?MR |
设从磁场运动到列车起动需要时间为t0,则t0时刻金属线圈中的电动势 E0=2NBLat0
金属框中感应电流 I0=
又因为安培力 F0=2NBIL=
所以对列车,由牛顿第二定律得 =f
解得 t0==
fR(4N2B2L2t1?MR) |
4N2B2L2(fR+4N2B2L2v1) |
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