Question

麻烦讲一下这道题

Answer 1

实际的物理学应用来说
确实是C和D
如果仅仅是理解简单原理,那么A有歧义,不便回答

首先这是电磁互感效应,感生磁场总是阻止通过环形金属片内的磁通变化
但是我认为悬浮的原因 不仅仅是交变磁场和对应的感生磁场的相反作用
因为毕竟存在铝箔的重力,尽管铝箔很轻,当如果交变磁场正负效应相等,铝箔还是慢慢掉下来
当然这是假设

而我的理解是,在同一时刻的磁场中,距离电磁炉线圈不同高度磁场分布密度也不同
距离线圈中心强,越远离越弱,
感生磁场必然整体也呈现交变
即有正半波和负半波,设某个半波反向是支持铝箔自重,即向上的方向(足够强)为正
当正半波时候,磁场对感生磁场的反作用于铝箔克服铝箔自重并向上运动,并产生了微小的位移
(微小的位置变化是重点)
同理,负半波会使得铝箔下降,并和重力一起下降平均加速度更大
但就是因为微小的位置变化,使得铝箔所在原磁场较弱的高度,那么整体感生效应较弱,
如果和重力相加后的磁场作用力,等于正半波减去重力后的作用力,则处于平衡状态
在交变磁场足够强(交变变化足够强)的时候,有某个高度,上使得高度H以及向上一定位置的高度H1满足上述情况,则H-H1之间就是铝箔悬浮并震动的范围
当然可能有人不理解,觉得铝箔震动小以及瞬间时间很短不可能产生克服重力差的效果
但是如果列出微分方程,就很明了,(微分方程同时考虑到即使是自重也在瞬间过程中没有足够大的位移下降变化),所以综合起来就是理解为磁场密度分布(比率)与是否交变无关,而磁场密度分布在每个单位距离上的差异与距离原磁场中心有关.
这个很好理解,就是蜘蛛型分布的磁场中,离磁极很近的地方每过一个单位距离,两端的磁场强度差异很大,而距离磁极很远的地方,每过一个单位距离,两处的磁场强度差异不大

所以悬浮的综合原因是磁场(交变)强度 与 磁场分布的差异率 同时作用产生的不同方向的作用力的差异 和重力保持平衡 .
由于重力不变 ,所以 磁场交变强度增大 则差异率需求变小 ,铜箔将在远离的地方(即更高的位置)
悬浮,一旦磁场强度确定不变,则差异率不变,分布差异率的位置不变,所以即使人为改变位置 ,那么铝箔还是会逐渐回到这个位置

而如果按简单电磁互感反作用的理解,以静态位置来看,铝箔仍在原处话,凭什么悬浮起来呢?

其他答案分析
B:在原驱动磁场大小 不受 感生磁场大小影响的正确理解下,任何厚度上的金属环,磁通量以及磁通变化量都是一致的,厚度上的金属,视为并联,各自作用和反作用于自身,感生电动势不变,各个厚度上的微观电子流都在同时流动,所以越厚电流越大
B是错误的

C 正确,因为频率和幅度决定了交变磁场的变化率,正比影响了感生磁场的变化率
所以感生电动势和电流都成比例提高,但我们应该注意到,铝箔也会提高高度
一旦到了稳定高度,那么差异率和磁场的强度总是要平衡与重力,就会使得所处位置的磁场强度与感生磁场的相互作用效果一样,感生电流同时下降(但不一定是原值,这由所在磁场的实际强度有关,看分布差异点而言)

D:正确
由于描述的是瞬态的,所以不考虑交变,视为一般情况下的变化分析
显然感生磁场为下,通过右手判定,(拇指向下,则四指也相反,正方向是逆时针,反向就是顺时针)
所以电流是顺时针方向. 正确的