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物理
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在拆装某种大型电磁设备的过程中,需将设备内部处于强磁场中的线圈先闭合,然后再提升直至离开磁场.操作时通过手摇轮轴A和定滑轮O来提升线圈.假设该线圈可简化为水平长为L,上下宽度为d的矩形线圈,其匝数为n,总质量为M,总电阻为R,如图下所示.开始时线圈的上边缘与有界磁场的上边缘平齐.若转动手摇轮轴A.在时间t内把线圈从图示位置匀速向上拉出磁场.此过程中,流过线圈中每匝导线横截面的电量为q,求:
(1)磁场的磁感应强度.
(2)在转动轮轴时,人至少需做多少功?(不考虑摩擦影响).
人气:294 ℃ 时间:2020-09-19 23:09:01
解答
(1)在匀速提升过程中线圈运动速度 v=
d
t
①
线圈中感应电动势 E=nBL v ②
产生的感应电流I=
E
R
③
流过导线横截面的电量q=I•t ④
联立①②③④得
B=
qR
nLd
(2)匀速提拉过程中,要克服重力和安培力做功
即 W=W
G
+W
B
⑤
又W
G
=Mgd ⑥
因W
B
=nBILd ⑦
联立①②③⑤⑥⑦可得 W=Mgd+
q
2
R
t
答:(1)磁场的磁感应强度得
B=
qR
nLd
.
(2)在转动轮轴时,人至少需做功为W=Mgd+
q
2
R
t
.
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