Question

如圖所示，水平放置的平行金屬導(dǎo)軌MN和PQ，相距L =0.50 m，導(dǎo)軌左端接一電阻 R = 0.20Ω，磁感應(yīng)強(qiáng)度B = 0.40T的勻強(qiáng)磁場方向垂直于導(dǎo)軌平面，導(dǎo)體棒ac垂直導(dǎo)軌放在導(dǎo)軌上，并能無摩擦地沿導(dǎo)軌滑動，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計。當(dāng)ac棒以v = 4.0 m/s的速度水平向右勻速滑動時，求：

（1）ac棒中感應(yīng)電動勢的大小；

（2）回路中感應(yīng)電流的大小和方向；

（3）維持ac棒做勻速運(yùn)動的水平外力F的大小和方向。

Answer 1

（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，ac棒中的感應(yīng)電動勢為

　　 E = BLυ = 0.40 × 0.50 × 4.0 V = 0.80V                              （2分）

（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律，感應(yīng)電流大小為  I =  =  A = 4.0A     （1分）

由右手定則可知，回路中感應(yīng)電流的方向?yàn)閍MRPca（或逆時針方向）  （1分）

（3）當(dāng)ac棒向右勻速運(yùn)動時，ac棒中有由c向a的電流，根據(jù)左手定則可知ac棒所受的磁場力F安水平向左。為維持ac棒做勻速運(yùn)動，應(yīng)施加一個與F安等值反向的水平外力F。即

F =F安     = BIL = 0.40 × 4.0 × 0.50N = 0.80N                           （1分）

方向水平向右