Logo
Logo

Маховик

На рисунке (a) показан металлический маховик. Он имеет $n$ спиц длины $l$ и может вращаться вокруг оси $OO'$. Маховик находится в однородном магнитном поле индукции $B$, направленном параллельно валу маховика. Обод маховика с помощью металлических щёток соединяется с резистором сопротивления $R$, катушкой индуктивности $L$ и валом в единую цепь. При решении задачи пренебрегите сопротивлением вала и маховика, а также трением при вращении.

Изначально маховик находится в состоянии покоя, и к нему прикладывают момент сил $M$.

1 Найдите его угловую скорость $\Omega_0$ и ток через резистор $I_0$, когда вращение стабилизируется.

Когда по достижении стационарного вращения внешний момент сил $M$ перестаёт действовать, угловая скорость маховика и ток через резистор будут меняться со временем. В зависимости от значения $R$ зависимости $\Omega(t)$ и $I(t)$ будут иметь разный вид. На рисунках (b) и (c) представлены по 6 графиков зависимостей $\Omega(t)$ и $I(t)$ соответственно. На каждом графике момент времени, когда момент $M$ обнуляется, принят за начальный момент времени $t=0$, и в этот момент угловая скорость маховика равна $\Omega_0$, а ток через резистор — $I_0$. Масштабы всех графиков по $\Omega$, $I$ и $t$ одинаковы.

2 Выберите те из графиков $\Omega(t)$, которые могут отражать возможное движение маховика в дальнейшем, и сопоставьте им соответствующие графики $I(t)$.