Question

20．如圖示，電阻r=5Ω的金屬棒ab放在水平光滑平行導(dǎo)軌PQMN上（導(dǎo)軌足夠長），ab棒與導(dǎo)軌垂直放置，導(dǎo)軌間間距L=30cm，導(dǎo)軌上接有一電阻R=10Ω，整個(gè)導(dǎo)軌置于豎直向下的磁感強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中，其余電阻均不計(jì)．現(xiàn)使ab棒以速度v=2.0m/s向右作勻速直線運(yùn)動(dòng)，試求：
（1）ab棒中的電流方向及大��；
（2）ab棒兩端的電壓U_ab；
（3）ab棒所受的安培力大小F_ab和方向．

Answer 1

分析 （1）金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢，由公式E=BLv求出，由歐姆定律求得電路中電流，由右手定則判斷電流的方向．
（2）由歐姆定律求出ab兩端的電壓．
（3）由公式F=BIL求得安培力，由左手定則判斷安培力的方向．

解答 解：（1）金屬棒ab切割磁感線產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢為：E=BLv=0.1×0.3×2V=0.06V
電路中的電流為：I=$\frac{E}{R+r}$=$\frac{0.06}{10+5}$A=0.004A
由右手定則判斷可知ab中感應(yīng)電流方向由b→a．
（2）金屬棒ab兩端的電壓為：U _ab=IR=0.004×10V=0.04V
（3）金屬棒ab所受的安培力為：F_A=BIL=0.1×0.004×0.3 N=1.2×10^-4N
由左手定則知方向水平向左．
答：
（1）ab棒中的電流方向b→a，大小是0.004A；
（2）ab棒兩端的電壓U_ab是0.04V．
（3）ab棒所受的安培力大小F_ab是1.2×10^-4N，方向水平向左．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵要掌握法拉第定律、歐姆定律、安培力公式等等電磁感應(yīng)常用的規(guī)律，屬于基礎(chǔ)題．