一、电磁力作为动力
1、电磁炮
原理:电磁炮是运用通电导体在磁场中受到安培力的作用而加速发射的。本题先由运动学知识计算弹体的加速度,再根据牛顿第二定律计算安培力大小,最后根据安培力公式计算磁感应强度;电磁炮的最大功率是弹体速度最大的时候,根据瞬时功率可以计算。
2、磁流体发电机
原理:等离子体(高温下电离的气体,含有大量带正、负电的粒子)垂直射入磁场中,受到洛伦兹力的作用而发生偏转,使得两极板带上正负电荷成为一个电源,可以对外供电。本题根据粒子的偏转情况可以判断发电机的正负极,但是粒子不能无限制偏转,因为粒子同时受到电场力的作用,当洛伦兹力等于电场力时,粒子不发生偏转,可以根据题意计算该发电机的电动势大小。
3、超导电磁船
原理:海水含有盐,是导体,当通电时,海水受到向后的安培力,根据牛顿第三定律,海水对船体有向前的作用力。以电磁作为动力,噪音小,正如电动车噪声小一样。本题使船前进的力不是海水受到的安培力,而是海水对船的反作用力,根据左手定则可以判断电流方向,根据安培力公式与牛顿第三定律,可知增大电流与磁感应强度可以增大船的推力。
4、电磁泵
原理:液体添加导电剂后变成导体,通电后,在磁场中受到向左的安培力,从而把液体抽走。本题要明确液体电阻的长度、横截面积、电阻率(与电导率互为倒数),根据电阻定律与欧姆定律计算出通电的电流;再根据安培力公式可知,增大磁感应强度、电流(或电导率)可以增大安培力,从而可以克服水的更大重力,将水抽到更高。答案如下:
5、电磁弹射器
原理:飞机起飞前,前轮连接一根金属牵引杆,杆伸出,通入强电流,牵引杆在磁场中受到安培力而带动飞机短时间内运动到高速,达到起飞的速度。根据电流方向与安培力方向,可判断磁场方向,再设置数据,根据牛顿第二定律、运动学公式得到飞机起飞的轨道长度。答案如下:
6、磁悬浮列车的驱动系统
原理:列车下端的闭合线框在磁场中的磁通量发生变化,产生感应电流,电流在磁场作用下受到安培力,这个力就是列车的驱动力。本题当线框边界位于磁感应强度最大且反向时,线框的磁通量变化率最大,电流最大,受到的安培力也最大,驱动力最大。答案如下:
二、电磁力作为阻力
原理:旧的阻拦系统是一根特制的绳索,这是一根技术高超、价格昂贵的索,据说只有四个国家制成,由于用索制动,有一些列的缺点,比如维护保养、人工、价格等;现在采取电磁阻拦系统,其与发射系统相反,原理也不尽相同,飞机着地后勾住金属棒,使之切割磁感线产生感应电流,电流受到安培阻力的作用而带动飞机减速。
总结:电磁力作用已作为一种常见的力运用在技术与军事上,其或为动力、或为阻力,了解技术与军事知识,加深物理知识在这些方面的应用,同时增强物理学习兴趣。
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