Question

如圖所示，固定于水平桌面上的光滑金屬架cdef，處在一豎直向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁感強(qiáng)度的大小為B₀，金屬棒ab擱在框架上，與adeb構(gòu)成一個(gè)邊長(zhǎng)為l的正方形，金屬棒的電阻為r，其余部分的電阻不計(jì)．從t=0的時(shí)刻起，磁場(chǎng)開(kāi)始均勻增加，磁感強(qiáng)度變化率的大小為k（k=

△B

△t

）．同時(shí)用垂直于金屬棒的水平拉力F使金屬棒保持靜止，則，F(xiàn)的方向______，F(xiàn)的大小隨時(shí)間 t變化的關(guān)系式______．

Answer 1

根據(jù)題意可知，磁場(chǎng)增加，由楞次定律可知，感應(yīng)電流方向：逆時(shí)針，再由左手定則可知，安培力的方向?yàn)樗�平向左，由于棒處于平衡，所以外力的方向�(yàn)樗�平向右�?br>設(shè)瞬時(shí)磁感應(yīng)強(qiáng)度為B，由題意得，磁場(chǎng)的變化率

△B

△t

=k  ①
產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為 E=

△?

△t

=

△BS

△t

=kl²  ②
根據(jù)閉合電路歐姆定律得，產(chǎn)生的感應(yīng)電流I=

E

r

=

kl2

r

③
由題意，金屬桿始終保持不動(dòng)，根據(jù)二力平衡，安培力等于水平拉力，即有F=F_安
   F_安=BIl 
由上式可得F_安=

kB0l3

r

+

k2l3

r

t
所以F=

kB0l3

r

+

k2l3

r

t
故答案為：向右；

kB0l3

r

+

k2l3

r

t