线圈生产车间的传送带不停的水平传送边长为L,质量为m,电阻为 R 的正方形线圈,传送带与线圈间的动摩擦因数为μ.在传送带的左端线圈无初速度的落在以恒定速度v匀速运动传送带上,经过一段时间,达到与传送带相同的速度v后,线圈与传送带保持相对静止,然后通过一磁感应强度为B的竖直方向的匀强磁场.已知每两个线圈间保持距离L不变,匀强磁场的宽度为3L.求:
(1)每个线圈相对传送带滑动的距离;
(2)每个线圈通过磁场区域产生的焦耳热;
(3)传送带传送线圈的总功率.
(1)线圈刚放到传送带上时,相对传送带滑动的距离 s
则:2as=v2--------------------------------------①
ma=μmg---------------------------②
由以上两式解得:s=
----------------------③v2 2μg
(2)线圈通过磁场时产生的感应电动势 E=BLv----------④
线圈中的电流 I=
=E R
----------------⑤BLv R
线圈通过磁场过程中,产生感应电动势所用时间 t=
-----⑥2L v
由④⑤⑥式可得线圈通过磁场产生的焦耳热:Q=I2Rt=
--⑦2B2L3v R
(3)传送带输送每一个线圈做功分为三部分:线圈获得的动能
mv2,1 2
传送带与线圈相对滑动产生的热能μmgs,通过磁场时克服磁场力所做的功 WF,即:
W=μmgs+
mv2+WF---------------------⑧1 2
解得:W=mv2+
----------------------⑨2B2L3v R
单位时间内输送线圈的个数 N=
-------------------⑩v 2L
所以传送带传送线圈的总功率 P=NW=(mv2+
)2B2L3v R
----(11)v 2L
答:(1)每个线圈相对传送带滑动的距离s=
;v2 2μg
(2)每个线圈通过磁场区域产生的焦耳热Q=
;2B2L3v R
(3)传送带传送线圈的总功率是(mv2+
)2B2L3v R
.v 2L