“秦……秦风同学……”
一个如同黄鹂般清脆悦耳的声音,在秦风耳边轻轻响起。
秦风从书中抬起头,看到苏晓月俏生生地站在自己面前,手中拿着一本习题册,白皙的脸颊上带着一丝浅浅的红晕,明亮的眼眸中闪烁着一丝期待与忐忑。
阳光透过窗户,洒在她的身上,为她镀上了一层柔和的光晕,让她整个人看起来愈发清丽动人。
饶是秦风心如止水,此刻也不由得微微一怔。
“苏晓月同学?有事吗?”秦风的语气平静而温和,没有丝毫的局促与惊讶,仿佛班花主动找他请教问题,是一件再正常不过的事情。
他的这份从容淡定,让原本还有些紧张的苏晓月,也不由得放松了几分。
“嗯……是这样的,”苏晓月将手中的物理习题册递到秦风面前,指着其中一道题目,有些不好意思地说道:“这道关于电磁感应的题目,我有些地方不太明白,想……想请教一下你。”
她的声音很轻,带着一丝少女特有的软糯,让人听着很舒服。
秦风的目光落在苏晓月指着的那道题目上。
那是一道涉及导体棒在磁场中切割磁感线产生感应电动势,并结合了电路分析和能量守恒的综合计算题。题目条件比较复杂,需要考虑的因素也很多,对于普通高中生而言,确实有不小的难度。
秦风仔细地审阅了一遍题目,脑海中,关于电磁感应的那些基本公式和定律,如同流水般淌过。
法拉第电磁感应定律:E=nΔΦΔtE = n\frac{\Delta\Phi}{\Delta t}E=nΔtΔΦ
导体棒切割磁感线产生的感应电动势:E=BLvsin?θE = BLv\sin\thetaE=BLvsinθ
楞次定律……右手定则……
这些知识点,他昨天晚上才刚刚通过“永久性记忆力强化”强行塞进脑子里,并且配合着系统商城里兑换的“初级物理直觉(碎片1/3)”(他用课堂技惊四座后获得的15点积分中的8点兑换了这块碎片,还剩下9点积分),进行了一番初步的理解和感悟。
虽然还远未达到融会贯通的程度,但应付这种级别的高中物理题,似乎……也并非完全没有可能。
“嗯,这道题确实有点意思。”秦风的目光从习题册上移开,看向苏晓月,语气平静地说道:“你具体是哪一部分不太明白?”
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,“这里有一个常见的误区,就是容易忽略导体棒本身的电阻。如果导体棒也有电阻r,那么整个回路的总电阻就是 R总=R外+rR_{总} = R_{外} + rR总=R外+r。感应电动势 E=BLv稳E = BLv_{稳}E=BLv稳,感应电流 I=ER总=BLv稳R外+rI = \frac{E}{R_{总}} = \frac{BLv_{稳}}{R_{外}+r}I=R总E=R外+rBLv稳。”
这章没有结束,请点击下一页继续阅读!