(2013?Yangzhou Yimou) Como se muestra en la figura, en un plano horizontal liso y aislado, hay un marco de alambre cuadrado con masa m y longitud lateral L, con una línea perpendicular a ab
(1) Cuando el borde ab de la estructura de alambre entra en el campo magnético, E1=Blv1,
¿La corriente inducida en la estructura de alambre I1=E14R,
Amperios fuerza F A = BI1l,
Cuando la estructura de alambre entra en el campo magnético, se mueve a una velocidad constante, F = F A.
Al combinar las ecuaciones anteriores, obtenemos: Fuerza externa F = B2l2v14R
(2) Cuando el borde a de la estructura de alambre entra por primera vez en el campo magnético, se mueve en línea recta. a una velocidad uniforme después de que se elimina la fuerza externa, ingresa completamente al campo magnético. No se genera corriente inducida y no se ve afectada por la fuerza de Ampere. El tiempo que tarda el lado ab de la estructura de alambre desde que entra por primera vez en el campo magnético hasta que está a punto de salir del campo magnético es t = 5lv1.
Cuando el lado del cd está a punto de abandonar el campo magnético, la fuerza electromotriz inducida generada por el lado del cd es E2=Blv2,
En este momento, la corriente inducida en el bucle es I2=E24R,
Según la ley de Ohm, la diferencia de potencial eléctrico Ucd=I2?3R=34Blv2 (porque el potencial eléctrico en el punto d es menor que el potencial eléctrico en el punto c)
(3) El calor Joule generado al entrar al campo magnético es igual al trabajo realizado al vencer la fuerza de Amperios, es decir, Q1= F anl=B2l3v14R
En el proceso de paso por el campo magnético, el calor Joule generado es Q2=12mv21-12mv22
Entonces el calor Joule generado en todo el proceso es Q=Q1+Q2=B2l3v14R +12mv21-12mv22
Respuesta:
(1) La magnitud de la fuerza externa constante es B2l2v14R;
(2) El borde ab de la estructura de alambre acaba de entrar en el campo magnético hasta el punto donde está aproximadamente a El tiempo t utilizado al salir del campo magnético es 5lv1.
¿La diferencia de potencial Ucd cuando el borde cd está a punto de abandonar el campo magnético es 34Blv2?
(3) El calor Joule Q generado durante todo el proceso es B2l3v14R+12mv21-12mv22.