题目内容

如图所示.水平固定的光滑金属导轨abcd,处于竖直向下的匀强磁场中.导轨的ad边与bc边平行,间距为L1,电阻可忽略不计.一根导体棒ef平行于ab边置于导轨上,与导轨保持良好接触.已知导体棒的电阻为R,与ab相距为L2.

(1)如果磁感应强度按B=B0+kt的规律增大(k为常数),且导体棒在外力作用下保持静止,试求导体棒中的感应电流大小和方向.

(2)在(1)的情况下,如果控制棒的是水平且与棒垂直的外力F,试求F的方向和F的大小随时间t变化的规律.

(3)若在t=0时刻,磁感应强度为B0,此时棒以恒定速度v从初位置开始向右匀速运动,为确保棒中不产生感应电流,磁感应强度B应按什么规律变化?

答案:
解析:

  (1)感应电动势  ε===kL1L2

  感应电流  I=ε/R=kL1L2/R  棒中电流方向从f到e

  (2)因棒处于平衡,外力与安培力大小相等,方向水平向右:

  F=BIL1=(B0+kt)IL1=(B0+kt)kL2/R

  (3)为使棒中无感应电流,就要保持穿过abef闭合回路的磁通量不变.

  即  =BS=BL1(L2+vt)=B0L1L2

  得  B=B0  即B随t按此规律减小


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