导体在含有电阻、电容、电感导轨电路上的运动规律探析
2014-07-21梁明智
赤峰学院学报·自然科学版 2014年12期
梁明智
(赤峰学院 物理与电子信息工程系, 内蒙古 赤峰024000)
导体在含有电阻、电容、电感导轨电路上的运动规律探析
梁明智
(赤峰学院 物理与电子信息工程系, 内蒙古 赤峰024000)
本文分析讨论了在含有电阻、电容、电感导轨电路上导体的运动规律,发现接电阻、电容和电感时导体棒的运动规律是不同的,对于接电阻时,最终导体棒将作匀速直线运动;接电容时,导体棒最终将作匀加速直线运动,而接电感时,根据电阻的不同,导体棒最终也将作匀速直线运动.
电流;节点;初始值;终了值;拉普拉斯变换
在电磁学中,经常会涉及在倾斜的光滑导轨上接有电阻、电容或电感时,放在导轨上的金属棒的运动规律问题,下面就这一问题进行详细的讨论.
设地面上有一与水平面成θ角的固定光滑导轨MN和PQ,两导轨的间距为L0,其电阻可略,空间存在有与导轨平面垂直的匀强磁场,磁感应强度大小B,一质量为m,电阻为R的导体棒AB放在导轨上并和导轨有良好的接触.下面讨论开关S分别与电阻、电容或电感相连时导体棒的运动规律.
1 开关S与电阻R0相连
设t=0时将导体棒由静止释放,t时刻时棒沿导轨向下的速度为V,则根据电磁感应和牛顿第二定律有:


当t=0时,V(0)=0,则该方程的解为:
(2)最终导体棒将作匀速直线运动,其速度为:

2 开关与电容C相连
设电容开始时所带的电荷量为0,t=0时将导体棒由静止释放,t时刻时棒沿导轨向下的速度为V,此时电路中的电流为I,电容两端的电压为uc,则根据……
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