Question

如圖所示，兩光滑平行導軌的間距為L=2m，左端連接一阻值為R=40Ω的電阻；把該裝置垂直于磁場、放入磁感應強度為B=0.5T的勻強磁場中．在導軌上放一電阻為r=10Ω的導體棒，導體棒與導軌接觸良好；若在一拉力F的作用下，導體棒以v=10m/s的速度勻速向右運動，求：
（1）導體棒上產生的感應電動勢為多少？
（2）電路中的感應電流多大？電路中電流的方向如何（順時針或逆時針）？
（3）拉力F的值為多大？

Answer 1

分析：（1）導體棒上產生的感應電動勢由公式E=BLv求解．
（2）根據閉合電路的歐姆定律求感應電流的大小．運用右手定則判斷感應電流的方向．
（3）先根據公式F=BIL求出導體棒所受的安培力大小，再根據平衡條件求解拉力的大小．

解答：解：（1）由法拉第電磁感應定律得：E=BLv=0.5×2×10V=10V
（2）由閉合電路的歐姆定律得：I=

E

R+r

=

10

40+10

A=0.2A
根據右手定則判斷可知，電路中電流的方向是逆時針．
（3）金屬棒所受的安培力大小 F_A=BIL=0.5×0.2×2N=0.2N
由于導體棒勻速向右運動，拉力與安培力二力平衡，則拉力 F=F_A=BIL=0.2N
答：（1）導體棒上產生的感應電動勢為10V．（2）電路中的感應電流為0.2A，電路中電流的方向是逆時針．（3）拉力F的值為0.2N．

點評：解決本題關鍵掌握法拉第電磁感應定律、歐姆定律、右手定則和安培力公式等等電磁學基本知識．