如图所示,固定于水平面上的金属框cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.
如图所示,固定于水平面上的金属框cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长L的正方形,棒电阻r,其余电阻不计,开始时...
如图所示,固定于水平面上的金属框cdef,处在竖直向下的匀强磁场中,金属棒ab搁在框架上,可无摩擦滑动.此时abed构成一个边长L的正方形,棒电阻r,其余电阻不计,开始时磁感应强度为B.(1)若以t=0时起,磁感应强度均匀增加,每秒增加量k,同时保持棒静止,求棒中的感应电流.(2)在上述情况中,棒始终保持静止,当t=t1时需加垂直于棒水平外力多大?(3)若从t=0时起,磁感应强度逐渐减小,当棒以恒定速度v向右匀速运动,可使棒中不产生I感,则磁感应强度应怎样随时间变化?(写出B与t的关系式)
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(1)据法拉第电磁感应定律,回路中产生的感应电动势为:E=
=kL2,
回路中的感应电流为:I=
=
;
(2)当t=t1时,B=B0+kt1,
金属杆所受的安培力为:
F安=BIL=(B0+kt1)
?l=(B0+kt1)
,
据平衡条件,作用于杆上的水平拉力为:
F=F安=(B0+kt1)
;
(3)要使棒中不产生感应电流,则通过闭合回路的磁通量不变,
即:B0L2=BL(L+vt),
解得:B=
;
答:(1)棒中的感应电流为
.
(2)t=t1时需加垂直于棒水平外力为(B0+kt1)
;
(3)磁感应强度随时间变化关系为
.
△Φ |
△t |
回路中的感应电流为:I=
E |
r |
kL2 |
r |
(2)当t=t1时,B=B0+kt1,
金属杆所受的安培力为:
F安=BIL=(B0+kt1)
kL2 |
r |
kL3 |
r |
据平衡条件,作用于杆上的水平拉力为:
F=F安=(B0+kt1)
kL3 |
r |
(3)要使棒中不产生感应电流,则通过闭合回路的磁通量不变,
即:B0L2=BL(L+vt),
解得:B=
B0L |
L+vt |
答:(1)棒中的感应电流为
kL2 |
r |
(2)t=t1时需加垂直于棒水平外力为(B0+kt1)
kL3 |
r |
(3)磁感应强度随时间变化关系为
B0L |
L+vt |
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