Question

如圖所示，可繞固定軸OO'轉動的正方形線框的邊長l=0.5m，僅ab邊有質量m=0.1kg，線圈的總電阻R=1Ω，不計摩擦和空氣阻力。線框從水平位置由靜止釋放，到達豎直位置歷時t=0.1s，設線框始終處在方向豎直向下，磁感應強度B=4×10^-2T的勻強磁場中，g=10m/s²。求：
（1）這個過程中平均電流的大小和方向；
（2）若這個過程中產生的焦耳熱Q=0.3J，求線框到達豎直位置時ab邊受到的安培力的大小和方向。

Answer 1

解：（1）在△t=0.1s內，線框磁通量的變化△Φ=Bl²
由法拉第電磁感應定律得平均感應電動勢：
平均電流
由愣次定律判斷電流的方向為：b→a→d→c→b
（2）根據能的轉化和守恒定律得：
到達豎直位置時：
此時線框中的電流：
ab邊受到的安培力：F=BIl=4×10^－2×0.04×0.5N =8×10^－4 N
由左手定則判定，安培力的方向水平向左