如图1所示为永磁式径向电磁阻尼器,由永磁体、定子、驱动轴和转子组成,永磁体安装在转子上,驱动轴驱动转子转动,定子上的线圈切割“旋转磁场”产生感应电流,从而产生制动力。如图2所示,单个永磁体的质量为m,长为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EL%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E1%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
、宽为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EL%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E2%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
(宽度相对于所在处的圆周长度小得多,可近似为一段小圆弧)、厚度很小可忽略不计,永磁体的间距为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EL%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E2%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
, 永磁体在转子圆周上均匀分布,相邻磁体磁极安装方向相反,靠近磁体表面处的磁场可视为匀强磁场,方向垂直表面向上或向下,磁感应强度大小为B,相邻磁体间的磁场互不影响。定子的圆周上固定着多组金属线圈,每组线圈有两个矩形线圈组成,连接方式如图2所示,每个矩形线圈的匝数为N、电阻为R,长为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EL%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E1%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
, 宽为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EL%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E2%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
, 线圈的间距为
![](http://math.21cnjy.com/mml2svg?mml=%3Cmath+xmlns%3D%22http%3A%2F%2Fwww.w3.org%2F1998%2FMath%2FMathML%22%3E%3Cmrow%3E%3Cmsub%3E%3Cmi%3EL%3C%2Fmi%3E%3Cmn%3E2%3C%2Fmn%3E%3C%2Fmsub%3E%3C%2Fmrow%3E%3C%2Fmath%3E)
。转子半径为r,转轴及转子质量不计,定子和转子之间的缝隙忽略不计。
(1)当转子角速度为
时,求流过每组线圈电流I的大小;
(2)若转子的初始角速度为
, 求转子转过的最大角度
;
(3)若在外力作用下转子加速,转子角速度
随转过的角度
的图像如图3所示,求转过
过程中外力做的功
。
![](http://tikupic.21cnjy.com/ct20241o/57/a8/57a89c5a2adc840cde934981b6036827.png)