Question

如图所示，两光滑平行导轨的间距为L=2m，左端连接一阻值为R=40Ω的电阻；把该装置垂直于磁场、放入磁感应强度为B=0.5T的匀强磁场中．在导轨上放一电阻为r=10Ω的导体棒，导体棒与导轨接触良好；若在一拉力F的作用下，导体棒以v=10m/s的速度匀速向右运动，求：
（1）导体棒上产生的感应电动势为多少？
（2）电路中的感应电流多大？电路中电流的方向如何（顺时针或逆时针）？
（3）拉力F的值为多大？

Answer 1

分析：（1）导体棒上产生的感应电动势由公式E=BLv求解．
（2）根据闭合电路的欧姆定律求感应电流的大小．运用右手定则判断感应电流的方向．
（3）先根据公式F=BIL求出导体棒所受的安培力大小，再根据平衡条件求解拉力的大小．

解答：解：（1）由法拉第电磁感应定律得：E=BLv=0.5×2×10V=10V
（2）由闭合电路的欧姆定律得：I=

E

R+r

=

10

40+10

A=0.2A
根据右手定则判断可知，电路中电流的方向是逆时针．
（3）金属棒所受的安培力大小 F_A=BIL=0.5×0.2×2N=0.2N
由于导体棒匀速向右运动，拉力与安培力二力平衡，则拉力 F=F_A=BIL=0.2N
答：（1）导体棒上产生的感应电动势为10V．（2）电路中的感应电流为0.2A，电路中电流的方向是逆时针．（3）拉力F的值为0.2N．

点评：解决本题关键掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律、右手定则和安培力公式等等电磁学基本知识．