题目内容
【题目】如图所示,电路左侧线圈与右侧平行板电容器C相连,电容器两极板正对水平放置,线圈内存在有理想边界的磁场,磁场方向垂直于线圈平面向里。当磁场的磁感应强度均匀增加时,在电容器两平行极板之间的带电小球P恰好处于静止状态。
(1)小球P带何种电荷,请分析说明;
(2)若线圈的匝数为n,面积为S,平行板电容器的板间距离为d,小球P的质量为m,所带电荷量为q,求磁场磁感应强度的变化率。
【答案】(1)正电(2)
【解析】
(1)当磁场向里均匀增加时,线圈向里的磁通量增加,根据楞次定律,线圈中感应电动势沿逆时针方向,电容器下极板带正电,上极板带负电,电容器极板间的电场方向向上;带电小球P恰好处于静止状态,所受重力和电场力平衡,电场力方向向上,又因为电容器极板间的电场方向向上,故小球P带正电
(2)带电小球P受重力和电场力平衡 :
mg=F
电场力
电容器极板间的电压等于感应电动势:
磁感应强度的变化率为:
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