如图所示,由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为L,每条边的电阻均为R,其中ab边材料的密度较大,其质量为m,其余各边的质量均可忽略不计,线框可绕与cd边重合的水平轴OO
◎ 题目
如图所示,由粗细相同的导线制成的正方形线框边长为L,每条边的电阻均为R,其中ab边材料的密度较大,其质量为m,其余各边的质量均可忽略不计,线框可绕与cd边重合的水平轴OO′自由转动,不计空气阻力和摩擦,若线框从水平位置由静止释放,经历时间t到达竖直位置,此时ab边的速度大小为v,若线框始终处于方向竖直向下、磁感应强度为B的匀强磁场中,重力加速度为g.求: (1)线框至竖直位置时,ab边两端的电压及所受安培力的大小. (2)在这一过程中,线框中感应电流做的功及感应电动势的有效值. (3)在这一过程中,通过线框导线横截面的电荷量. |
◎ 答案
(1)线框运动到竖直位置时,ab边切割磁感线产生感应电动势为: E=BLv 线框中的电流为:I=
ab两端的电压为Uab=I?3R=
ab边所受安培力为F安=BIL=
(2)线框下落过程中机械能的减少等于线框中产生的焦耳热,所以有: mgL-
所以感应电流做功为mgL-
又因Q=(
解得:E有=2
(3)对于线框的下摆过程,垂直磁场线框的面积变化为: △s=L2 线框中的平均感应电动势为:
线框中的平均电流为:
通过导线横截面的电荷量为: q=
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