问题
选择题
绝缘细线吊着一质量为m的矩形线圈,线圈有一部分处在图1所示的以虚线框为边界的水平匀强磁场中,磁场方向垂直于纸面向里,磁感应强度B随时间t变化如图2所示,若线圈始终保持静止,那么,细线的拉力F随时间t变化的图象可能是( )
A.
B.
C.
D.
答案
磁感应强度在0到t0内,由于磁感应强度垂直纸面向里为正方向,则磁感线是向里,且大小增大.所以由楞次定律可得线圈感应电流是逆时针,根据左手定则判断出下边框所受安培力的方向向上,
根据法拉第电磁感应定律得线圈感应电流是不变的.
线框受重力、拉力和安培力,根据平衡条件得:
细线的拉力F=mg-F安=mg-BIL
由于磁感应强度B随时间均匀增大,所以下边框所受安培力均匀增大,所以细线的拉力F随时间均匀减小.
磁感应强度在t0到2t0内,磁场不变,则没有感应电流,细线的拉力F=mg,
而在磁感应强度在2t0到3t0内,同理可知感应电流方向为正,磁感应强度B随时间均匀减小,线圈感应电流方向是顺时针,
下边框所受安培力的方向向下,所以细线的拉力F=mg+F安
由于磁感应强度B随时间均匀减小,所以下边框所受安培力均匀减小,所以所以细线的拉力F随时间均匀减小.
故选C.