磁悬浮列车是一种高速运载工具,它由两个系统组成.一是悬浮系统,利用磁力使车体在轨道上悬浮起来从而减

2024-12-30 01:01:57
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回答1:

(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=

E1
R

整个线框受到的安培力    Fm=2NBI1L
列车所受阻力大小为fmFm
4N2B2L2v0
R

(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=
2NBL(v′?v)
R

又因为            F=2NBIL=f
求得           v′=v+
fR
4N2B2L2

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+
f2R
4N2B2L2

(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=
2NB L (at1?v1)
R

又因为安培力              F=2NBIL=
4N2B2L2(at1?v1)
R

所以对列车,由牛顿第二定律得    
4N2B2L2(at1?v1)
R
?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
2NBLat0
R

又因为安培力           F0=2NBIL=
4N2B2L2at0
R

所以对列车,由牛顿第二定律得   
4N2B2L2at0
R
=f

解得        t0
fR
4N2B2L2a 
fR(4N2B2L2t1?MR)
4N2B2L2(fR+4N2B2L2v1)