问题
问答题
如图（1）所示的螺线管横截面积为S，匝数为N、电阻为r，螺线管与一根电阻为2r的金属丝连接向右穿过螺线管的匀强磁场随时间变化的规律如图（2）所示．求0至t0时间内：
（1）通过金属丝的感应电流大小和方向．
（2）金属丝中感应电流产生的焦耳热量．
（3）金属丝辐射出的光子数．（设金属丝产生的热量全部以频率为γ的红外线辐射出来、普朗克常数为h）
答案
（1）设0至t0时间内回路中的感应电动势为E，感应电流为I，由法拉第电磁感应定律：
E=N
①△? △t
又
=△? △t
S=△B △t
S ②2B0 t0
根据欧姆定律，有：I=
③E 2r+r
联立①②③得：I=
④2NB0S 3t0r
根据楞次定律判断，金属丝上的电流方向为由a经金属丝到b．⑤
（2）由焦耳定律及④，金属丝上产生的热量为：
Q=I22rt0=
⑥8N2
S2B 20 9rt0
（3）设发射出的光子数为n，根据爱因斯坦的光子说，这些光子的能量为：
E=nhυ ⑦
依题意：Q=E ⑧
联立⑥⑦⑧可得：n=
⑨8
S2N2B 20 9rt0hv
答：（1）通过金属丝的感应电流大小
和方向为由a经金属丝到b．2NB0S 3t0r
（2）金属丝中感应电流产生的焦耳热量
．8N2
S2B 20 9rt0
（3）金属丝辐射出的光子数n=
．8
S2N2B 20 9rt0hv