问题 问答题

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

B1
△t
=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):

(1)ab下落时的最大加速度.

(2)ab下落时能达到的最大速度.

答案

(1)螺线管产生的感应电动势:

ε1=n

B1
△t
S=4×10×0.1V=4V                                        

闭合电路欧姆定律,I1=

ε1
R
=
4
5
A=0.8A                                                

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
=
0.02×10-0.16
0.02
m/s2=2 m/s2     

(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
B22
L2
=
5×0.04
22×0.12
m/s=5 m/s                                    

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.

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