Question

輕直導線桿ab沿垂直于軌道方向放在水平平行的光滑軌道上，ab桿所在區域充滿豎直向下的勻強磁場，如圖所示，磁感應強度B=0.2T，軌道間距為10cm，當給ab桿施加一個大小為0.04N，方向水平向左的力時，ab桿恰好靜止不動，已知電源內阻r=1Ω，電阻R=8Ω，ab桿電阻為4Ω，導軌電阻不計，求電源電動勢．

Answer 1

分析：以桿為研究對象，受力分析，利用桿恰好靜止列平衡方程，求出路段電壓；再利用閉合電路的電壓、電流關系和閉合電路的歐姆定律求解．

解答：解：設外電壓為U，則通過桿的電流為I=

U

Rab

當桿靜止時，F_安=F
即B

U

Rab

L=F，
  所以：U=

FRab

BL

=

0.04×4

0.2×0.1

 V=8 V．
通過電源的總電流
I=

U

R外

=

U

RRab R+Rab

=

8

8×4 8+4

 A=3 A．
由閉合電路的歐姆定律得：
E=U+Ir=8 V+3×1 V=11 V．
答：電源電動勢為11 V．

點評：明確動力學和電學的聯系紐帶--安培力F=BIL，靈活應用平衡態和電路的知識求解，注意桿在電學中視為電阻．