Question

4．如圖所示，寬度為L=0.40m的足夠長的平行光滑金屬導(dǎo)軌固定在絕緣水平面上，導(dǎo)軌的一端連接阻值為R=2.0Ω的電阻．導(dǎo)軌所在空間存在豎直向下的勻強磁場，磁感應(yīng)強度大小為B=0.40T．一根質(zhì)量為m=0.1kg的導(dǎo)體棒MN放在導(dǎo)軌上與導(dǎo)軌接觸良好，導(dǎo)軌和導(dǎo)體棒的電阻均可忽略不計．現(xiàn)用一平行于導(dǎo)軌的拉力拉動導(dǎo)體棒沿導(dǎo)軌向右勻速運動，運動速度v=0.50m/s，在運動過程中保持導(dǎo)體棒與導(dǎo)軌垂直．求：
（1）導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流的方向；
（2）閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小；
（3）作用在導(dǎo)體棒上的拉力的大小．

Answer 1

分析 （1）由右手定則判斷通過導(dǎo)體棒MN的電流方向；
（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律求解感應(yīng)電流的大�。�
（3）根據(jù)平衡條件求解拉力大�。�

解答 解：（1）由右手定則判斷知，通過導(dǎo)體棒MN的電流方向N到M．
（2）感應(yīng)電動勢為：E=BLv=0.4×0.40×0.5V=0.08V
感應(yīng)電流的大小為：I=$\frac{E}{R}$=$\frac{0.08}{2.0}$A=0.04A；
（3）導(dǎo)體棒勻速運動，安培力與拉力平衡，則有：
F=F_A=BIL=0.4×0.04×0.4N=0.0064N．
答：（1）導(dǎo)體棒MN中感應(yīng)電流的方向N到M；
（2）閉合回路中產(chǎn)生的感應(yīng)電流的大小為0.04A；
（3）作用在導(dǎo)體棒上的拉力的大小為0.0064N．

點評 對于電磁感應(yīng)現(xiàn)象中涉及電路問題的分析方法是：確定哪部分相對于電源，結(jié)合法拉第電磁感應(yīng)定律和閉合電路的歐姆定律、以及電功率的計算公式列方程求解．