41、磁悬浮列车是一种高速运载工具。它具有两个重要系统:一是悬浮系统,利用磁力使车体在导轨上悬浮起来;另一是驱动系统,在沿轨道上安装的三相绕组中,通上三相交流电,产生随时间和空间做周期性变化的磁场,磁场与固连在车体下端的感应金属板相互作用,使车体获得牵引力。

设图中平面代表轨道平面,轴与轨道平行,现有一与轨道平面垂直的磁场正以速度向方向匀速运动,设在时,该磁场的磁感应强度B的大小随空间位置x的变化规律为(式中B0、k为已知常量),且在y轴处,该磁场垂直平面指向纸里。与轨道平面平行的一金属矩形框MNPQ处在该磁场中,已知该金属框的MN边与轨道垂直,长度为L,固定在y轴上,MQ边与轨道平行,长度为d=,金属框的电阻为R,忽略金属框的电感的影响。求:

(1)    t=0时刻,金属框中的感应电流大小和方向;

(2)    金属框中感应电流瞬时值的表达式;

(3)    经过时间,金属框产生的热量;

(4)    画出金属框受安培力F随时间变化的图象。

(1)磁场向方向运动,等效金属框向方向运动。

t=0时刻,金属框产生的电动势  (1分)    (2分)

电流的方向根据右手定则可知为  (1分)

(2)设经过时间t,金属框MN所在处磁场强度为B,

又,得到电流瞬时值的表达式是:,是正弦式电流。(4分)

(3)  (4分)

(4)金属框受安培力的方向始终向左。设经过时间t,金属框受到安培力为

由此可知:金属框受到安培力F随时间变化的图象如下图:  (4分)

 0  332309  332317  332323  332327  332333  332335  332339  332345  332347  332353  332359  332363  332365  332369  332375  332377  332383  332387  332389  332393  332395  332399  332401  332403  332404  332405  332407  332408  332409  332411  332413  332417  332419  332423  332425  332429  332435  332437  332443  332447  332449  332453  332459  332465  332467  332473  332477  332479  332485  332489  332495  332503  447090 

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