Question

如圖所示，ab、cd為足夠長、水平放置的光滑固定導(dǎo)軌，導(dǎo)體棒MN的長度為L=2m，電阻r=1Ω．有垂直abcd平面向下的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，磁感強(qiáng)度B=1.5T，定值電阻R₁=4Ω，R₂=20Ω．當(dāng)導(dǎo)體棒MN以v=4m/s的速度向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，電流表的示數(shù)為0.45A，燈L正常發(fā)光．求：
（1）正常發(fā)光時(shí)燈L的電阻值；
（2）導(dǎo)體棒MN兩端的電壓；
（3）整個(gè)裝置產(chǎn)生的總電功率．

Answer 1

【答案】分析：（1）棒MN向左做勻速直線運(yùn)動(dòng)，由ε=Blv求產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，燈L正常發(fā)光，其電壓等于電阻R₂兩端的電壓，根據(jù)歐姆定律可求得燈的電壓；由閉合電路歐姆定律求出電路中的總電流，即得到通過燈的電流，再由歐姆定律求其電阻值．
（2）導(dǎo)體棒MN兩端的電壓是路端電壓，由閉合電路歐姆定律求解．
（3）整個(gè)裝置產(chǎn)生的總電功率等于電源的總功率，運(yùn)用公式P=εI．
解答：解：
（1）導(dǎo)體棒MN產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為  ε=Blv=1.5×2×4=12V
 a、b間并聯(lián)電壓為  U_∥=U_L=U₂=I₂R₂=0.45×20=9V
由閉合電路歐姆定律得  ε=U+Ir
∴1=9+I（1+4）
∴I=0.6A    
則流過燈的電流為 I_L=I-I₂=0.6-0.45=0.15A
  燈L的電阻值
（2）導(dǎo)體棒MN兩端的電壓  U=ε-Ir=12-0.6×1=11.4V
（3）整個(gè)裝置產(chǎn)生的總電功率P=εI=12×0.6=7.2W
答：
（1）正常發(fā)光時(shí)燈L的電阻值為60Ω；
（2）導(dǎo)體棒MN兩端的電壓為11.4V；
（3）整個(gè)裝置產(chǎn)生的總電功率為7.2W．
點(diǎn)評(píng)：本題是電磁感應(yīng)中電路問題，只要把MN當(dāng)作一個(gè)電源，就完全電路部分的問題，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律和歐姆定律結(jié)合進(jìn)行研究，難度不大．