Question

如圖所示，電阻r=0.1Ω的導(dǎo)體棒ab沿光滑的導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng)，線框左端接有電阻R=0.4Ω，線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直于線框所在平面，導(dǎo)體棒ab的長(zhǎng)度L=0.4m，運(yùn)動(dòng)速度v=5.0m/s．線框的電阻不計(jì)．
（1）電源的電動(dòng)勢(shì)（即產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)）為多少？電路abcd中的電流為多少？
（2）求導(dǎo)體ab所受的安培力的大小，并判斷其方向．
（3）外力做功的功率是多少？
（4）電源的功率為多少？電源內(nèi)部消耗的功率是多少？外部電阻R消耗的功率是多少？

Answer 1

（1）導(dǎo)體棒做切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，相當(dāng)于電源，電動(dòng)勢(shì)為：
E=BLv=0.1×0.4×5V=0.2V．
電路abcd中的電流為：
I=

E

R+r

=

0.2

0.4+0.1

A=0.4A；
（2）導(dǎo)體ab所受的安培力的大小：
F_安=BIL=0.1×0.4×0.4=0.016N
由左手定則判斷可知，安培力方向向左；
（3）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，外力與安培力二力平衡，則有：
F_外=F_安=0.016N
故外力做功的功率是：
P_外=F_外v=0.016×5W=0.08W
（4）導(dǎo)體棒勻速運(yùn)動(dòng)，電源的功率等于外力的功率，為：
P_電=P_外=0.08W；
電源內(nèi)部消耗的功率：
P_內(nèi)=I²r=0.4²×0.1W=0.016W．
外部電阻R消耗的功率：
P_R=P_電-P_內(nèi)=0.064W；
答：（1）電源的電動(dòng)勢(shì)為0.2V，電路abcd中的電流為0.4A．
（2）導(dǎo)體ab所受的安培力的大小為0.016N，方向向左；
（3）外力做功的功率是0.08W．
（4）電源的功率為0.08W，電源內(nèi)部消耗的功率是0.016W，外部電阻R消耗的功率是0.064W．