如图所示,线框用裸导线组成,cd、ef两边竖直放置且相互平行,裸导体ab水平放置并可沿cd、ef无摩擦滑动,在螺线管内有图示方向磁场B1,若
=10T/s均匀增加,而ab所在处为匀强磁场B2=2T,螺线管匝数n=4,螺线管横截面积S=0.1m2.导体棒ab质量m=0.02kg,长L=0.1m,整个电路总电阻R=5Ω,试求(g取10m/s2):△B1 △t
(1)ab下落时的最大加速度.
(2)ab下落时能达到的最大速度.
(1)螺线管产生的感应电动势:
ε1=n
S=4×10×0.1V=4V △B1 △t
闭合电路欧姆定律,I1=
=ε1 R
A=0.8A 4 5
安培力 F1=B2I1L=2×0.8×0.1N=0.16N
ab下落时的最大加速度:a=
=mg-F1 m
m/s2=2 m/s2 0.02×10-0.16 0.02
(2)由受力分析,则有:F2=mg-F1=(0.02×10-0.16)N=0.04N
切割磁力线所产生的电动势为:ε2=B2Lv
闭合电路欧姆定律:I2=ε2 R
安培力表达式:F2=B2I2L
则有:v=
=RF2
L2B 22
m/s=5 m/s 5×0.04 22×0.12
答:(1)ab下落时的最大加速度2 m/s2.
(2)ab下落时能达到的最大速度5 m/s.