题目内容

3.如图所示,水平面上的两根光滑金属杆ab、cd构成平行导轨,导轨的宽度L=0.4m,处于竖直向下的匀强磁场中,磁场的磁感应强度B=0.1T.电阻R=0.4Ω.导体棒e f沿导轨向右做匀速运动,速度v=5m/s.导轨和导体棒的电阻为0.1Ω.求:
(1)导体棒ef切割磁感线产生的感应电动势的大小;
(2)通过电阻R的电流的大小和方向.
(3)导体棒ef所受安培力的大小.

分析 (1)导线ef做匀速运动,已知速度大小v,由E=BLv求出感应电动势大小;
(2)由闭合电路欧姆定律可求出通过电阻R的电流大小,由右手定则判断感应电流的方向.
(3)根据安培力公式F=BIL可求出安培力的大小.

解答 解:(1)导体棒ef切割磁感线,产生的感应电动势为:E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V
(2)通过电阻R的电流的大小
 I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{0.2}{0.4}$A=0.5A
由右手定则可知通过电阻R的电流的方向从a到c.
(3)导体棒ef所受安培力的大小
  F=BIL=0.1×0.5×0.4 N=0.02N
答:
(1)导体棒ef切割磁感线产生的感应电动势的大小为0.2V;
(2)通过电阻R的电流大小为0.5A,方向从a到c;
(3)导体棒ef所受外力F的大小为0.02N.

点评 本题是导体在导轨上运动类型,根据法拉第电磁感应定律、闭合电路欧姆定律、安培力公式结合研究.

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