Question

2．如圖，電阻R_ab=0.1Ω的導(dǎo)體ab在外力的作用下沿光滑導(dǎo)線框向右做勻速運(yùn)動(dòng)，線框中接有電阻R=0.4Ω，線框放在磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.1T的勻強(qiáng)磁場中，磁場方向垂直于線框平面，導(dǎo)體ab長為0.4m，速度V=5m/s，線框電阻不計(jì)．問：
（1）哪部分相當(dāng)電源？ab哪點(diǎn)電勢高？
（2）電流大小及方向
（3）外力做功的功率P_外．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)右手定則判斷感應(yīng)電流的方向，即可確定等效電源的正負(fù)極，進(jìn)而確定電勢的高低．
（2）根據(jù)E=BLv求出感應(yīng)電動(dòng)勢，由歐姆定律得出電流強(qiáng)度，再由右手定則判斷感應(yīng)電流的方向．
（3）根據(jù)公式P=I²R求解電阻R上消耗的功率，從而求得外力做功的功率．

解答 解：（1）電路abcd中ab棒切割磁感線，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，相當(dāng)于電源．由右手定則判斷可知相當(dāng)于電源的正極是a端，因此a端電勢高．
（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，則感應(yīng)電動(dòng)勢為：
E=BLV=0.1×0.4×5V=0.2V
感應(yīng)電流為：I=$\frac{E}{R+{R}_{ab}}$=$\frac{0.2}{0.4+0.1}$=0.4A
由右手定則判斷可知，ab中感應(yīng)電流方向從b→a．
（3）整個(gè)電路上消耗的功率為：
P=I²（R+R_ab）=0.4²×（0.4+0.1）W=0.08W
根據(jù)能量轉(zhuǎn)化與守恒定律，則有外力做功的功率為：P_外=0.08W
答：（1）ab棒相當(dāng)電源，a點(diǎn)電勢高；
（2）電流大小0.4A及方向從b→a；
（3）外力做功的功率0.08W．

點(diǎn)評 解答本題的關(guān)鍵要掌握右手定則、法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律等電磁感應(yīng)中常用的規(guī)律，注意電源的內(nèi)部電流方向由負(fù)極到正極，及會(huì)區(qū)分右手定則與左手定則的不同．