白?”
苏晓月没想到秦风连草稿都没打,只是看了一眼题目,就说“有点意思”,而且还反过来问她哪里不明白,仿佛这道题在他眼中根本不算什么难题一般。
她心中微微一凛,对秦风的实力又高看了一眼,同时也更加期待他的解答了。
“是这样的,”苏晓月指着题目中的一个设问,细声细语地说道:“题目要求计算当导体棒达到稳定速度时,外电路消耗的功率。我列出了受力平衡的方程,也知道稳定时感应电动势和电流的表达式,但是……总感觉能量转换那一部分的逻辑有些混乱,算出来的答案也和参考答案对不上。”
她的声音中带着一丝困扰和不解,那双明亮的眸子认真地看着秦风,等待着他的指点。
秦风闻言,点了点头,表示明白。
他没有立刻拿起笔进行演算,而是沉吟了片刻,似乎在组织语言。
然后,他缓缓开口,声音清晰而沉稳:
“这道题的关键,在于正确理解导体棒达到稳定速度时的动态平衡过程,以及能量的转化与守恒。”
“首先,当导体棒在外力F的作用下,在磁场中切割磁感线运动时,会产生感应电动势E,进而产生感应电流I。这个感应电流在磁场中又会受到安培力F安的作用。根据楞次定律,安培力的方向总是阻碍导体棒的运动。”
秦风的语速不快,但每一个字都说得异常清晰,条理分明。他没有直接给出答案,而是从最基本的物理原理入手,一步步地引导苏晓月思考。
“当导体棒的速度逐渐增大时,感应电动势E和感应电流I也会随之增大,安培力F安自然也会增大。当安培力F安与外力F(以及可能存在的摩擦力、空气阻力等)达到平衡时,导体棒的合外力为零,加速度为零,此时便达到了稳定速度v稳。”
苏晓月认真地听着,不时地轻轻点头。秦风的讲解,比物理老师在课堂上讲的还要透彻易懂,让她对这个过程的理解更加深刻了。
“在达到稳定速度之后,”秦风继续说道,“导体棒匀速运动,其动能不再增加。此时,外力F所做的功,将完全转化为整个回路中产生的焦耳热。而题目要求的是外电路消耗的功率,所以我们只需要计算出稳定状态下通过外电路的电流,以及外电路的电阻,就可以根据公式 P=I2R外P = I^2 R_{外}P=I2R外 来计算了。”
“但是,”秦风话锋一转,眼神中闪过一丝睿智的光芒,“这里有一个常见
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