Question

如圖所示，小燈泡的規格為“4V　4W”，接在兩光滑水平導軌的左端，導軌間距L=0.5m，電阻不計．金屬棒ab垂直擱置在導軌上，電阻r為1Ω，整個裝置處于垂直于紙面向里的勻強磁場中，磁感應強度B為1T．為使小燈泡正常發光，求：
（1）金屬棒ab勻速滑行的速率；
（2）拉動金屬棒ab的外力的功率．

Answer 1

（1）由題意知，燈泡正常發光，則電路中電流 I=

P

U

=

4

4

A=1A，燈泡電阻R=

U2

P

=

42

4

Ω=4Ω，
由閉合電路歐姆定律得：金屬棒ab產生的感應電動勢E=I（R+r）
解得：E=1×（4+1）V=5V
由E=BLv得：v=

E

BL

代人數據解得：v=

5

1×0.5

m/s=10m/s
（2）由能量守恒可得：P=I²（R+r）
解得：P=1²×（4+1）W=5W
答：（1）金屬棒ab勻速滑行的速率為10m/s；
（2）拉動金屬棒ab的外力的功率為5W．