Question

如图32-1所示，两根互相平行、间距d=0.4米的金属导  轨，水平放置于匀强磁场中，磁感应强度B=0.2T，磁场垂直于导轨平面，金属滑杆ab、cd所受摩擦力均为f=0.2N。两根杆电阻均为r=0.1Ω，导轨电阻不计，当ab杆受力F=0.4N的恒力作用时，ab杆以V1做匀速直线运动，cd杆以V2做匀速直线运动，求速度差(V1－ V2)等于多少？

Answer 1

V1－V2 =6.25（m/s）

解析:

在电磁感应现象中，若回中的感应电动势是由导体做切割磁感线运动而产生的，则通常用ε=BlVsinθ来求ε较方便，但有时回路中的电动势是由几根棒同时做切割磁感线运动产生的，如果先求出每根导体棒各自的电动势，再求回路的总电动势，有时就会涉及“反电动势”而超纲。如果取整个回路为研究对象，直接将法拉第电磁感应定律ε=用于整个回路上，即可“一次性”求得回路的总电动势，避开超纲总而化纲外为纲内。

cd棒匀速向右运动时，所受摩擦力f方向水平向左，则安培力Fcd方向水平向右，由左手定则可得电流方向从c到d，且有：

Fcd = IdB = f

I = f /Bd　　　　　　　　　　　　①

取整个回路abcd为研究对象，设回路的总电势为ε，由法拉第电磁感应定律ε=，根据B不变，则△φ=B△S，在△t时间内，

△φ=B(V1－V2)△td

所以：ε=B(V1－V2)△td/△t=B(V1－V2)d　　　　　　　　 ②

又根据闭合电路欧母定律有：I=ε/2r　　　　　　　 ③　　　

由式①②③得：V1－V2 = 2fr / B2d2

代入数据解得：V1－V2 =6.25（m/s）