问题
计算题
如图所示，电源电动势E=2V，内电阻r=0.5Ω，竖直平面内的导轨电阻可忽略，金属棒的质量m=0.1Kg，电阻R=0.5Ω，它与导轨的动摩擦因数μ=0.4，有效长度为L=0.2m。为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动，我们施加一与纸面成30°向里且与金属棒垂直的磁场，问磁场方向是斜向上还是斜向下？磁感应强度B的范围是多大？（重力加速度g=10m/s2）
答案
解：以静止的金属棒为研究对象，画出其侧视图，要使金属棒静止，通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量，由左手定则判定磁场方向应斜向下，根据平衡条件
若摩擦力方向向上，则：B1ILsin30°+μB1ILcos30°=mg
若摩擦力方向向下，则：B2ILsin30°-μB2ILcos30°=mg
其中电流I=E/（R+r）
代入数据解得：B1=3T，B2=16.3T
故所求磁感应强度的范围3T≤B≤16.3T