① 高中物理——磁铁穿过超导线圈的运动分析
超导线圈在进入磁场时是做类似简谐的运动 由于它没有电阻 线圈产生的电流不会被消耗就导致了 随着线圈进入磁场 电流越来越多 因为超导线圈中无磁通量的变化 可见线圈感应电流产生的磁通量将会等于磁场在线圈中的磁通量 而线圈感应电流产生的磁通量正比于电流强度 安培力也正比于电流强度 磁场在线圈中的磁通量正比于线圈进入磁场的距离 可见安培力正比于线圈进入磁场的距离 这与简谐运动是类似的 待线圈完全进入磁场后安培力全部相消 线圈匀速 出磁场时同理也是类似简谐的运动 当然以上都是在不考虑重力的情况下 举一个矩形超导线圈进入磁场的例子 由自感公式得线圈感应电流产生的磁通量Φ1=L(自感系数)*I(电流) 磁场在线圈中的磁通量Φ2=s(边长)*B(磁感应强度)*h(矩形进入磁场的距离) 因为Φ1=Φ2 安培力F=B*I*s 可推出公式F*L=B^2 * s^2 *h 这就是一个很明显的简谐运动的公式
考虑重力的话 就是线圈在磁场中加速运动 进出磁场时简谐运动的平衡点有所改变
能量的话就是进磁场时动能转化为电磁能 出磁场时电磁能转化为动能
② 物理学上的圆周运动是什么
圆周运动高中再学呢。概念就是质点在以某点为圆心半径为r的圆周上运动时,即其轨迹是圆周的运动叫“圆周运动”。它是一种最常见的曲线运动。例如电动机转子、车轮、皮带轮等都作圆周运动。圆周运动分为,匀速圆周运动和变速圆周运动(如:竖直平面内绳/杆转动小球、竖直平面内的圆锥摆运动)。在圆周运动中,最常见和最简单的是匀速圆周运动(因为速度是矢量,所以匀速圆周运动实际上是指匀速率圆周运动)。
在物理学中,圆周运动是在圆圈上转圈:一个圆形路径或轨迹。当考虑一件物体的圆周运动时,物体的体积大小会被忽略,并看成一质点(在空气动力学上除外)。 圆周运动的例子有:一个人造卫星跟随其轨迹转动、用绳子连接着一块石头并打圈挥动、一架赛车在赛道上转弯、一粒电子垂直地进入一个平均磁场、一个齿轮在机器中的转动(其表面和内部任一点)、皮带传动装置、火车的车轮及拐弯处轨道。 圆周运动以向心力提供运动物体所需的加速度。这向心力把运动物体拉向圆形轨迹的中心点。若果没有向心力,物体会跟随牛顿第一定律惯性地进行直线运动。即使物体速率不变,圆周运动是变加速运动,物体的速度方向在不停地改变。[反正很多今后学的~~
③ 高中物理 导体棒、线圈
1
因为导体棒绕其自身一个端点转动,明显一段速度为0,另一端速度为w*r
这里要算电动势,是需要用到一点微积分的知识
不过这里有个简单一点的办法就是用E=△Φ/△t,用磁通的变化率去求电动势
△t时间内导体棒会扫过一个扇形,面积为 △S=πr^2 (w△t/2π)=wr^2△t/2
E=△Φ/△t=B*△S/△t=Bwr^2/2=BLv平均
2
必须是垂直切割磁感线部分才是能产生电动势的有效部分
有效切割磁感线的L,导体在垂直磁场方向的平面上投影的长度
3
很明显,正方形有两个边都是在做切割磁感线的运动,它们动能产生电动势
但是,另外两个不切割的边,把它们连成一个闭合的回路,两个电势大小相等
方向相反,互相抵消。线圈环路的电动势为0,切割磁感线的边两端有电势差。
不知道你第三问,为什么有这样的结论。是不是磁场就在一个局部区域,不是
全平面都有?
④ 通电线圈为什么会运动
通电线圈根据物理学的左手定则会有磁力产生,这个磁力与其它磁力会有同性相斥或异性相吸的作用力产生而使线圈位移。也就使通电线圈产生了相对运动。