题目内容

所示,一长度为2a、电阻等于R、粗细均匀的金属棒MN放在圆环上,它与圆环始终保持良好的电接触。当金属棒以恒定速度向右移动,经过环心O时,求:
(1)棒上电流的大小和方向,以及棒两端的电压UMN
(2)在圆环和金属棒上消耗的总热功率。
 
(1) 2/3 Bav      (2)
本题是电磁感应中的电路问题,在解这类问题时,首先必须进行电路结构分析,并画出等效电路图,从而将电磁感应问题转化为电路问题,画等效电路的步骤:(1)分析产生感应电动势的原因,确定感应电动势存在于何处;(2)判断出感应电动势的方向;(3)将产生感应电动势的那部分导体用电源代替,而没有产生感应电动势的那部分导体用电阻符号代替,画出电路图.
把切割磁感线的金属棒看成一个具有内阻为R,电动势为E的电源,两个半圆环看成两个并联电阻,画出等效电路如图所示.
等效电源电动势为E=Blv=2Bav, 外电路的总电阻为R,棒上电流大小为I=,电流方向从N流向M.根据分压原理,棒两端的电压为UMN2/3 Bav,圆环和金属棒上消耗的总功率为PI·E
〖点评〗本题属于电磁感应现象中的全电路问题,解题的关键是模型的转换问题,即把电磁感应的问题等效转换成稳恒直流电路,并画出等效电路图,其余问题的处理与全电路求解基本一致.惟一要注意的是电磁感应现象中,有时导体两端有电压,但没有电流流过,这类似于电源两端有电势差,但没有接入电路,电流为零.
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