Question

如圖所示，通電金屬桿ab質量m=12g，電阻R=1.5Ω，水平地放置在傾角θ=30⁰的光滑金屬導軌上．導軌寬度d=10

3

cm，導軌電阻、導軌與金屬桿的接觸電阻忽略不計，電源內阻r=0.5Ω．勻強磁場的方向豎直向上，磁感強度B=0.2T．若金屬棒ab恰能保持靜止，求電源的電動勢大小E．

Answer 1

分析：金屬棒靜止在導軌上，受到重力、導軌的支持力和安培力，由左手定則判斷安培力的方向，作出力圖，由平衡條件和安培力公式F=BId求出電流，由閉合電路歐姆定律求出電動勢．

解答：解：金屬棒靜止在導軌上，受到重力G、導軌的支持力N和安培力F，由左手定則可知安培力方向水平向右，由平衡條件得
  F=mgtan30°
又  F=BId
  E=I（R+r）
聯立解得：電動勢 E=4.0V           
答：電源的電動勢大小E是4V．

點評：本題是通電導體在磁場中平衡問題，分析和計算安培力是關鍵，安培力是聯系力學與磁場的橋梁．