如图所示,两根很长的光滑平行导轨水平放置,导轨间距为L,其左端接有电容为C的电容器和阻值分别为R和r的
如图所示,两根很长的光滑平行导轨水平放置,导轨间距为L,其左端接有电容为C的电容器和阻值分别为R和r的定植电阻,导轨上垂直跨放着一金属棒ab,整个装置放在竖直向上,磁感应...
如图所示,两根很长的光滑平行导轨水平放置,导轨间距为L,其左端接有电容为C的电容器和阻值分别为R和r的定植电阻,导轨上垂直跨放着一金属棒ab,整个装置放在竖直向上,磁感应强度为B的匀强磁场中,现在用与导轨平行,大小为F的水平恒力拉 ab,使它向右运动,不计金属棒和导轨的电阻,求:(1)金属绑ab运动的最大速度(2)金属绑ab运动的最大速度时,电容器的带电量,并在答题纸上标明两板带电的正负(3)金属绑ab运动的最大速度之后,突然使它停止,则电容器放电瞬间,ab受到的安培力大小和方向.
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解答:解:(1)当ab棒达到最大速度的时候,做匀速直线运动,则有:
感应电动势为:E=BLv
感应电流为:I=
棒ab所受的安培力大小为:FA=BIL
此时棒所受的合力为零,则:F=FA,
联立解得:v=
(2)当ab达到最大速度的时候,根据右手定则判断可知,ab棒中产生的感应电流方向为:a→b,b端相当于电源的正极,a相当于负极,则电容器两板带电的正负如图所示.
由上题有,感应电动势为:E=BLv=BL?
=
所以电容器的带电量为:Q=CU=
(3)ab突然停止瞬间,电容器放电电流为:I=
=
=
受到安培力为:F′A=BIL=
由于电流方向自b到a,根据左手定则得知:安培力方向向右(与F同向).
答:(1)金属棒ab运动的最大速度为
.
(2)金属棒ab运动的最大速度时,电容器的带电量为
,并在答题纸上标明两板带电的正负
(3)金属棒ab运动的最大速度之后,突然使它停止,则电容器放电瞬间,ab受到的安培力大小为
,方向向右(与F同向).
感应电动势为:E=BLv
感应电流为:I=
E |
R |
棒ab所受的安培力大小为:FA=BIL
此时棒所受的合力为零,则:F=FA,
联立解得:v=
FR |
B2L2 |
(2)当ab达到最大速度的时候,根据右手定则判断可知,ab棒中产生的感应电流方向为:a→b,b端相当于电源的正极,a相当于负极,则电容器两板带电的正负如图所示.
由上题有,感应电动势为:E=BLv=BL?
FR |
B2L2 |
FR |
BL |
所以电容器的带电量为:Q=CU=
CFR |
BL |
(3)ab突然停止瞬间,电容器放电电流为:I=
U |
r |
E |
r |
FR |
BLr |
受到安培力为:F′A=BIL=
FR |
r |
由于电流方向自b到a,根据左手定则得知:安培力方向向右(与F同向).
答:(1)金属棒ab运动的最大速度为
FR |
B2L2 |
(2)金属棒ab运动的最大速度时,电容器的带电量为
CFR |
BL |
(3)金属棒ab运动的最大速度之后,突然使它停止,则电容器放电瞬间,ab受到的安培力大小为
FR |
r |
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