如图17(a)所示,平行长直金属导轨水平放置,间距L=0.4m,导轨右端接有阻值R=1Ω的电阻,导体棒垂直放置在导轨上,且接触良好,导体棒及导轨的电阻均不计,导轨间正方形区域abcd内有方向竖直向下的匀强磁场,bd连线与导轨垂直,长度也为L,从0时刻开始,磁感应强度B的大小随时间t变化,规律如图17(b)所示;同一时刻,棒从导轨左端开始向右匀速运动,1s后刚好进入磁场,若使棒在导轨上始终以速度v=1m/s做直线运动,
求:
59.进入磁场前,回路中的电动势E;
60.棒在运动过程中受到的最大安培力F,以及棒通过三角形abd区域时电流i与时间t的关系式。
E=0.04V
当导体棒进入磁场前,由法拉第电磁感应定律有
由题意有n=1,
由图有
代入数据可得E=0.04V
在棒进入磁场前,由于正方形区域abcd内磁场磁感应强度的变化,使回路中产生感应电动势和感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,在棒进入磁场前回路中的电动势。
为图像的斜率。
F安=0.04V,方向为水平向左 i=t-1.0(A)
当导体棒过bd位置时,安培力达到最大值
Em=BLV,Im= ,F安=B Im L,
代入数据可求得安培力的最大值为F安=0.04V,方向为水平向左
在abd区域,导体棒切割磁感线的有效长度L有=2V(t-t0)
E有=BL有V,i=
代入数据得i=t-1.0(A)
当棒进入磁场时,磁场磁感应强度B恒定不变,此时由于导体棒做切割磁感线运动,使回路中产生感应电动势和感应电流,根据法拉第电磁感应定律可知,回路中的电动势;当棒与ab重合时,
切割有效长度l=L,达到最大,即感应电动势也达到最大.根据闭合电路欧姆定律可知,回路中的感应电流最大,根据安培力大小计算公式可知,棒在运动过程中受到的最大安培力。
当棒与ab重合时,切割有效长度l=L,达到最大,即感应电动势也达到最大.