半徑為a的圓形區(qū)域內有均勻磁場,磁感應強度為B=0.2 T,磁場方向垂直紙面向里,半徑為b的金屬圓環(huán)與磁場同心地放置,磁場與環(huán)面垂直,其中a=0.4 m,b=0.6 m.金屬環(huán)上分別接有燈L1、L2,兩燈的電阻均為R0=2 Ω,一金屬棒MN與金屬環(huán)接觸良好,棒與環(huán)的電阻均忽略不計.
(1)若棒以v0=5 m/s的速率在環(huán)上向右勻速滑動,求棒滑過圓環(huán)直徑OO′的瞬時(如圖16-2-12所示)MN中的電動勢和流過燈L1的電流.
圖16-2-12
(2)撤去中間的金屬棒MN,將右面的半圓環(huán)OL2O′以OO′為軸向上翻轉90°,若此時磁場隨時間均勻變化,其變化率為 T/s,求L1的功率.
(1)0.8 V,0.4 A (2)1.28×10-2 W
(1)棒滑過圓環(huán)直徑時切割磁感線的有效長度L=2a,棒中產生的感應電動勢為
E=BLv=0.2×2×0.4×5 V=0.8 V
當不計棒與環(huán)的電阻時,直徑OO′兩端的電壓U=E=0.8 V,所以通過燈L1的電流為
I1==0.4 A.
(2)右半圓環(huán)向上翻轉90°后,穿過回路的磁場有效面積變?yōu)樵瓉淼囊话,即S′=πa2.磁場變化時在回路中產生的感應電動勢為
E′==2×(0.4)2 V=0.32 V
由于L1、L2兩燈相同,圓環(huán)電阻不計,所以每燈的電壓均為
U′=E′,L1的功率為
P1= W=1.28×10-2 W
科目:高中物理 來源: 題型:
△B |
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△t |
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|(πb2-2πa2)B| |
R |
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