Question

如图所示，水平放置的平行金属导轨，相距L=0.50m，左端接一电阻R=0.20Ω，磁感应强度B=0.40T的匀强磁场方向垂直于导轨平面，导体棒ab垂直放在导轨上，并能无摩擦地沿导轨滑动，导轨和导体棒的电阻均可忽略不计，当ab以v=4.0m/s的速度水平向右匀速滑动时，求：                                                                                 

（1）ab棒中感应电动势的大小，并指出a、b哪端电势高？                                          

（2）回路中感应电流的大小；                                                                                      

（3）维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小（说明：计算时可认为导体棒ab长为L=0.50m）                           

                                                                                              

                                                                                                                                     

Answer 1

（1）根据法拉第电磁感应定律，ab棒中的感应电动势为

   E=BLυ=0.40×0.50×4.0V=0.80V

（2）根据闭合电路欧姆定律，感应电流大小为 I==A=4.0A

由右手定则可知，回路中感应电流的方向为逆时针方向，所以a端电势较高．

（3）当ab棒向右匀速运动时，ab棒中有由b向a的电流，根据左手定则可知ab棒所受的磁场力F_安水平向左．为维持ab棒做匀速运动，应施加一个与F_安等值反向的水平外力F．即F=F_安=BIL=0.40×4.0×0.50N=0.80N，方向水平向右．

答：（1）ab棒中感应电动势的大小为0.8V，a端电势较高；（2）回路中感应电流的大小为4A；（3）维持ab棒做匀速运动的水平外力F的大小0.80N，方向水平向右．