问题
问答题
如图所示,螺线管与相距L的两竖直放置的导轨相连,导轨处于垂直纸面向外、磁感应强度为B0的匀强磁场中。金属杆ab垂直导轨,杆与导轨接触良好,并可沿导轨无摩擦滑动。螺线管横截面积为S,线圈匝数为N,电阻为R1,管内有水平向左的变化磁场。已知金属杆ab的质量为m,电阻为R2,重力加速度为g.不计导轨的电阻,不计空气阻力,忽略螺线管磁场对杆ab的影响。
(1)为使ab杆保持静止,求通过ab的电流的大小和方向;
(2)当ab杆保持静止时,求螺线管内磁场的磁感应强度B的变化率;
(3)若螺线管内方向向左的磁场的磁感应强度的变化率(k>0)。将金属杆ab由静止释放,杆将向下运动。当杆的速度为v时,仍在向下做加速运动。求此时杆的加速度的大小。设导轨足够长。
答案
(1) 方向为由b到a
(2)
(3)
(1)以ab为研究对象,根据平衡条件 mg = B0I L
求出
通过ab杆电流方向为由b到a
(2)根据法拉第电磁感应定律
根据欧姆定律
求出
(3)根据法拉第电磁感应定律
ab杆切割磁感线产生的电动势 E2 = B0Lv
总电动势 E总 = E1 + E2
感应电流
根据牛顿第二定律
安培力 F = B0 I′L
求出