- 1、本文档共7页,可阅读全部内容。
- 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
- 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载。
- 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
“有效长度”并不总是有效-汕头金山中学
陈雪宇同学的《“有效长度”并不总是有效》一文,严密地论述了导体在磁场中运动产生感应电动势问题中用“有效法”解题的局限性,并能归纳出其局限的范围。陈雪宇同学能正确地理解微积分与等效法等物理解题方法的关系,深刻地认识到科学的怀疑精神,在认识达到有一个新的高度。
指导教师:吴宏忠
“有效长度”并不总是有效
汕头金山中学 陈雪宇
中学物理由于数学知识的限制,往往采用一些等效法将较为复杂的物理问题简化,例如在非惯性参照系中引入等效重力,在多电源问题中采用等效电源简化为简单电源,弯曲导体在磁场中运动产生感应电动势问题中用“有效长度”化为直导线问题。然而这些等效法并不总是灵丹妙药,本文将论述“有效长度”在某种情况下失效。
中学物理在求解直线型导体在磁场中运动产生感应电动势的问题上,往往采用公式 ε=BVLsinθ(在V、B垂直的情况下,θ取L与BV平面的夹角)(见例1),并说明当导线上各点线速度不同时,V取平均线速度v(见例2),为了解决弯曲导体在磁场中运动产生感应电动势的问题,引入了“有效长度”的概念,即把弯曲导体等效为连接该弯曲导体两端的直导体,用该等效直导体的长度代入公式进行计算求感应电动势,这种方法在解决弯曲导体在磁场中作直线运动的问题上取得良好效果(见例3),在一些弯曲导体在磁场中旋转的问题也大大方便了计算(见例4),然而我们只要把例4中ω的轴旋转90度(见例5),则这种等效法就会导致错误。
例1:如图1所示,一长为L的直导线在磁感应强度为B的磁场中以速度V做直线运动,各值方向见图,求导线两端的感应电动势。
解:ε= BLVsinθ
例2:如图2所示,一长为L的直导线在磁感应强度为B的磁场中绕过其一端且与B平行的轴以角速度ω作旋转运动 ,各值方向见图,求导线两端的感生电动势。
解:平均速度v = (0 + Vmax)= ( 0 + ωL)
= ωL,
∵θ= 90°
则ε= BLvsinθ= BωL2
例3:如图3所示,一半径为R的圆的弧导体在磁感应强度为B的磁场中以速度V做直线运动,各值方向见图,求导线两端的感应电动势。
解:用等效法将圆的弧导体等效为该弧的弦导体,长L=√2 R,
∵θ= 90°,则ε= BLVsinθ= BV√2 R
例4:如图4所示,一半径为R的圆的弧导体在磁感应强度为B中绕过其一端且与B平行的轴以角速度ω作旋转运动 ,各量方向见图,求导线两端的感应电动势。
解:用等效法将圆的弧导体等效为该弧的弦导体,
长L=√2 R,θ=π,
平均速度
v = (0 + vmax)=( 0 + ωR )= ωR,
则ε= BLvsinθ=B·√2R·ωR·sinπ=BωR2
例5:如图所示,一半径为R的圆的弧导体在磁感应强度为B的磁场中绕过其一端且与B垂直的轴以角速度ω作旋转运动 ,各量方向见图,求导线两端的感应电动势。
解一(等效法):用等效法将圆的弧导体等效为该弧的弦导体,长L=√2 R,θ=π,
平均速度v =(0 + Vmax)=ωR,
则ε= BLvsinθ= B·√2R·ωR·sinπ=BωR2
解一似乎很简便,我们顺着从例1到例5的思路,似乎没啥不对的,然而,在下面采用的微分法和微积分法中,我们很容易看出它的破绽。
解二(微分法)假设在ω的垂直平面上有一与圆弧导体共(圆)心等(半)径的固定的圆形导体轨道,CO、和OE点有固定的直导体连接, 圆的C点固定,D点在圆形轨道上滑行,则CDEO形成一理想回路,以图示时刻为0时刻, 则CDEO回路的磁通量函数为
φ(t)= B·S(t)= B·πR2sin(ωt)
据法拉第电磁感应定律知感应电动势等于磁通量变化率,
则ε(t)=φ'(t)=[BπR2sin(ωt)] '
=πBR2sin'(ωt)=πBR2ωcos(ωt),
代入t = 0, 则有ε=πBR2ω。
如果我们按照等效法,将弧CD等效为弦CD,
则S等效(t)=R2 sin(ωt)。
与S(t)相差一个系数π,所以得出的ε等效=BωR2,与ε同样相差一个系数π。
如果嫌上述微分法太复杂,下面利用发电机的结论来解,原理上与微分法相同,而计算上简单得多。
解三(补
您可能关注的文档
- UnitsofIonisingRadiation电离辐射的单位-OHLearning.ppt
- Unicode汉字编码表1unicode编码表Unicode目前普遍采用的是UCS-2.doc
- Vacuumtubes,Triode三极管发展简史.PDF
- VC15+电压毫安压力校验器(VmAPRESSURECALIBRATOR)概要.ppt
- UPGRADEOFMW-CLASSANODEPOWER-日本加速器学会.PDF
- V-正修科技大学.PDF
- VerilogHDL测试模块.PPT
- VFD产品结构、工作原理、及生产工艺流程介绍.PDF
- Vim:非常优秀的文本编辑器.DOC
- VICTREX性能导引.PDF
最近下载
- 沪教版七年级数学上学期考试满分全攻略第10章分式【单元提升卷】(沪教版)(原卷版+解析).docx VIP
- 学生心存感恩主题国旗下讲话稿.docx VIP
- 《妇幼保健学》课件——第十二章 围绝经期保健.pptx VIP
- 2024年全国职业院校技能大赛中职组(舞蹈表演赛项)考试题库(含答案)_已识别.pdf VIP
- 译林四上 Project1 教学课件.ppt VIP
- 乳腺癌的护理常规课件.pptx
- 2023年驾培相关项目运行指导方案.pdf VIP
- 个案工作 第八章-儿童辅导.pptx VIP
- 2024年山西航空产业集团有限公司人员招聘考试题库及答案解析.docx
- 运动解剖学(李世昌)第4章 消化系统.ppt VIP
文档评论(0)