磁悬浮列车是一种现代高科技轨道交通工具
分类:列车资讯 发布时间:2024-08-02
现代高科技轨道交通工具——磁悬浮列车,通过磁场力实现无接触的悬浮,并利用磁场的运动带动列车前进。了解其工作原理和特点,对于发展新型交通工具具有重要意义。
磁悬浮列车的运动原理可以通过示意图来理解。在水平面上有两根很长的平行直导轨,导轨间存在与导轨平面垂直且方向相反相互间隔的匀强磁场。B1和B2相当于磁悬浮列车的金属框,abcd放置于导轨上方。当磁场B1和B2同时向右匀速运动时,金属框也会沿导轨向右运动。
了解磁感应强度、金属框质量、电阻等参数对于分析列车的运动特点至关重要。假设金属框受到的阻力f与速度v的关系为f等于KV,其中比例系数k等于0.08。在磁场的运动速度始终为V0等于5米每秒的情况下,探索金属框加速过程中的某一时刻线框速度v等于2米每秒时,加速度a撇的大小是一个有趣的问题。
通过观察图像,可以看到金属框在不同磁场中运动的特点。这与之前讨论的基础框的两边在不同磁场中切割磁感线的问题非常相似。现在,磁场和金属框都发生了运动,可以将磁场看作是静止的金属框,该时刻以相对于磁场V0减v等于3米每秒的速度切割磁感线运动。
后面的处理与之前讲过的一样,金属框的a、d和bc两边在方向相反的磁场中切割磁感线运动产生的感应电动势方向相同且大小均等于BLEV相对。因此,金属框中的总感应电动势一撇应该是一撇a、d跟一撇bc之和是两倍的BLEV。相对感应电流i撇等于一撇比2,也就是两倍的BLEV相对除以2。
由于感应电流i撇的存在,a、d和b、c两边都会受到安培力的作用,且方向都与金属框运动方向相反,大小都可以表示为FN等于BI撇,LE是这么一坨。最后根据牛顿第二定律得到2倍的FN减去KV撇等于ma撇,联立这两个方程解出此时金属框的加速度a撇等于8米每二次方秒。
磁悬浮列车能达到的最大速度V2为多少?这个问题也不难,根据刚刚得到的这两个式子,随着金属框的加速,它与磁场的相对速度减小,其所受的安培力减小同时速度又不断增大,所以金属框的加速度在不断减小。当加速度减小到0时将达到最大速度V2,此时两倍的FI等于kv2,金属框左右两边所受的安培力都是这么一大坨,连力两式解出最大速度V2等于4米每秒,搞定!
这个视频讲了关于磁悬浮列车的问题,它是通过磁场的运动在列车的线框里产生一个感应电动势,从而驱动列车前进的。这个过程的分析跟前面讲的基础框的两边在不同磁场中运动的问题是完全一样的。就先讲这么多,现在快刷题去吧。