问题
计算题
如图甲所示，n=10匝的圆形线圈，线圈两端与同一平面内放置的光滑平行导轨两端相连，导轨宽L=0.5m，长也为L的导体棒MN垂直放在导轨上且与导轨良好接触。电路中接入的电阻R=0.5Ω，导轨、导体棒与线圈电阻均不计。在导轨平面范围内有匀强磁场B1=0.8T垂直穿过，方向垂直纸面向外。在线圈内有垂直纸面向内的匀强磁场B2，线圈中的磁通量随时间变化的图像如图乙所示。请根据下列条件分别求解：
（1）如导体棒MN在外力作用下保持静止，求t=2s时刻导体棒受到的安培力。
（2）如导体棒MN在外界作用下，在匀强磁场B1中沿导轨方向作匀速直线运动，运动速度大小为v=25m/s，求t=2s时刻导体棒受到的安培力。
答案
解：（1）由法拉第电磁感应定律得线圈中产生的感应电动势为：E2＝n△φ/△t=10×
V=5V
回路中产生的感应电流为：I＝
＝10A，方向为逆时针方向
导体棒MN受到的安培力为：F=B1IL=0.8×10×0.5 N=4N，方向为水平向左
（2）导体棒MN切割磁感线产生的感应电动势为：E1=B1Lv=0.8×0.5×25V=10V
若导体棒沿导轨平面向右匀速运动切割磁感线，则E1、E2产生的电流方向相同，仍为逆时针方向
所以回路中产生的感应电流大小为：I′＝
＝
A=30A
导体棒MN受到的安培力为：F′=B1I′L＝0.8×30×0.5 N＝12N，方向仍为水平向左
若导体棒沿导轨平面向左匀速运动切割磁感线，则E1、E2产生的电流方向相反
所以回路中产生的感应电流大小为：I′′＝
＝10A
所以导体棒MN受到的安培力为4N，方向水平向右