题目内容
【题目】如图所示,一水平放置的平行导体框宽度L=0.5 m,接有R=0.2 Ω的电阻,磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场垂直导轨平面方向向下,现有一r=0.2 Ω导体棒ab跨放在框架上,并能无摩擦地沿框架滑动,框架电阻不计,当ab以v=4.0 m/s的速度向右匀速滑动时,试求:
(1)导体棒ab上的感应电动势的大小及感应电流的方向;
(2)要维持ab向右匀速运动,作用在ab上的水平外力为多少?方向怎样?
(3)电阻R上产生的热功率多大?
【答案】(1)导体ab上的感应电动势的大小为0.80V,电流方向由b向a.(2)维持匀速运动的拉力为0.4N,方向向右;(3)电阻R上产生的焦耳热功率为0.8W.
【解析】
(1)根据切割产生的感应电动势大小公式E=BLv求出感应电动势的大小
(2)由右手定则判断感应电流的方向.根据闭合电路欧姆定律求出感应电流的大小.由安培力公式求得安培力,由平衡关系可知拉力大小;
(3)根据P=I2R求出电阻R上产生的热功率.
(1)导体棒垂直切割磁感线,产生的感应电动势大小为:E=BLv=0.4×0.5×4.0V=0.8V;
(2)导体棒ab相当于电源,由闭合电路欧姆定律得体ab上感应电流为:
由右手定则知感应电流的方向由b向a.
导体受到的安培力F=BIL=0.4×2.0×0.5=0.4N;由左手定则可知方向向左
则拉力F=0.8N;方向向右
(3)电阻R上的热功率:P=I2R=2.02×0.2W=0.8W.
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