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精英家教网如图所示,水平放置的导体框架,宽L=0.5m,接有电阻R=0.3Ω,整个装置处于垂直框架平面向下的匀强磁场中,磁感应强度B=0.4T.一导体棒ab垂直框边跨放在框架上,并能无摩擦地在框架上滑动,已知导体棒ab的电阻为r=0.2Ω,框架的电阻均不计.当ab以v=5.0m/s的速度向右匀速滑动时,求:
(1)ab棒中产生的感应电流的大小和方向;
(2)维持导体棒ab做匀速运动的外力F的大小.
分析:(1)根据法拉第电磁感应定律求出感应电动势,由欧姆定律求出电流的大小,由右手定则判断电流方向.
(2)导体棒匀速向右滑动时,水平外力与安培力平衡,根据安培力公式和平衡条件求解水平外力F的大小.
解答:解:(1)根据右手定则,导体棒中的电流方向为b流向a.
根据法拉第电磁感应定律,E=BvL         
则导体棒中的电流大小I=
E
R+r
=
BLv
r+R

解得:I=
0.4×0.5×5
0.2+0.3
A=2A;
(2)由于导体棒ab匀速运动,故水平外力F等于安培力F安
则水平外力F=F安=ILB=
B2L2v
R+r
=
0.42×0.52×5
0.3+0.2
N=0.4N;
答:(1)导体棒中的电流大小是2A,方向为b流向a.(2)水平外力F的大小是0.4N.
点评:本题是电磁感应与电路、力学知识的综合,安培力是联系力与电磁感应的桥梁,安培力经验公式F=
B2L2v
R+r
是常用的式子.
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