题目内容

放在绝缘水平面上的两条平行导轨MN和PQ之间宽度为L,置于磁感应强度为B的匀强磁场中,B的方向垂直于导轨平面.导轨左端接有阻值为R的电阻.其他部分电阻不计,导轨右端接有一电容为C的电容器,长为2L的金属棒放在导轨上,与导轨垂直且接触良好,其a端放在导轨PQ上.现将金属棒以a端为轴以角速度ω沿导轨平面顺时针转过90°角,如图11-3-4所示.求这个过程中通过电阻R的总电荷量是多少?(设导轨长度比2L长得多)

图11-3-4

解析:导体棒在转过θ=60°的过程中因切割磁感线产生感应电动势,一部分与电阻R组成闭合回路,另一部分与电容器组成电路而给电容器充电.在该过程中棒中的平均感应电动势=,则平均电流=,通过电阻R的电荷量q1=Δt===.

    电容器放电是从金属棒脱离MN开始,放电电压取金属棒在ae位置时的瞬时值E=B(2L)2ω=2BL2ω

    因此电容器放电时带电荷量q2=CE=2BL2ωC,放电时全部通过电阻R,故整个过程中通过R的总电荷量q=q1+q2=+2BL2ωC.

答案:+2BL2ωC

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