一个长为L1,宽为L2,质量为m的矩形导电线框,由质量均匀分布的刚性杆构成,静止放置在不导电的水平桌面上,可绕与线框的一

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  • 解题思路:(1)线框通电时受到磁力矩作用,当电流为最小值Imin时,相对于转动轴,磁力矩与重力的力矩恰好平衡,根据力矩平衡条件列式求解;

    (2)线框处于静止状态时,电流I0比 Imin稍大时,线框所受的电磁力矩M将大于重力矩τ,使线框绕ab轴向上翘起.PQ边和P′Q′边所受电磁力不等于零,但二者相互抵消.当保持电流值I0恒定不变时,线框将从静止状态开始绕固定轴作加速转动.在加速转动过程中,由于通过线框的磁通量发生变化,线框内将产生感应电动势,它有使线框中的电流变小的趋势,由题电流源有保持电流恒定不变的功能,从而得到磁力矩与重力力矩之和M-τ.随着转动角度逐渐增大,合力矩随之减小,但只要M-τ始终大于零,因而线框仍作逆时针加速转动,角速度不断增大.当线框平面转到竖直面NN′时,合力矩为零,角速度达到最大.由于惯性,线框将越过NN′面作逆时针转到.此时,合力矩与线框转动方向相反,角速度将逐渐减小,合力矩的大小随着α角的增大而增大.由于空气阻力作用,线框平面在NN′平面两侧摆动的幅度将逐渐变小,最终静止在NN′面处,此时,电磁力矩与重力矩均为零.如果线框稍偏离平衡位置NN′,电磁力矩与重力矩的合力矩将使线框回到NN′平面处,所以线框处于稳定平衡状态.

    (1)导体线框放在水平桌面上,俯视图如图1.由图可见,在线框没动之前,线框的PQ边与P′Q′边平行于磁场B,因而不受磁场力.PP′边受的安培力的大小为IBL1,方向垂直于桌面向下,但此力对轴的力矩为零.QQ′边受的...

    点评:

    本题考点: 力矩的平衡条件.

    考点点评: 本题是力矩平衡问题,与力平衡问题相似,关键要正确分析磁力矩与重力力矩、空气阻力的力矩,把握隐含的临界状态和临界条件,运用力矩平衡条件研究.同时,要正确分析各个力矩的关系,进行动态分析.