题目内容

18.如图所示,水平桌面上固定有一U形金属导轨MNPQ,处在与它垂直的匀强磁场中.有一导体棒ab在导轨上向右匀速运动,导体棒与导轨始终接触良好,经过0.2s,从“1”位置运动到“2”位置.在这个过程中,穿过由导轨和导体棒组成的闭合回路的磁通量从0.2Wb增加到0.6Wb.求:
①这段时间内通过回路的磁通量的变化量△φ;
②这段时间内回路中的感应电动势E的大小;
③若U形金属导轨电阻不计,导体棒的电阻R=5Ω,在5s时间内导体棒产生的热量为4J,则这段时间内回路中的感应电流为多大?

分析 ①当磁场与线框面积垂直时,磁通量等于磁感应强度与面积的乘积.磁通量的变化量等于初、末位置磁通量之差.
②当磁通量变化时,导致线框中产生感应电动势,由法拉第电磁感应定律可求出感应电动势大小.
③已知导体棒产生的热量,由焦耳定律求解感应电流.

解答 解:①这段时间内通过回路的磁通量的变化量为:△φ=φ2-φ1=0.6Wb-0.2Wb=0.4Wb
②由法拉第电磁感应定律得:
  E=$\frac{△φ}{△t}$=$\frac{0.4}{0.2}$V=2V
③根据焦耳定律为:Q=I2Rt
得:I=$\sqrt{\frac{Q}{Rt}}$=0.4A
答:①这段时间内通过回路的磁通量的变化量△φ为0.4Wb;
②这段时间内回路中的感应电动势E的大小为2V;
③这段时间内回路中的感应电流为0.4A.

点评 本题要知道当磁通量变化时,运用法拉第电磁感应定律求解感应电动势,已知焦耳热,可由焦耳定律求电流.

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