如图,两条相距l的光滑平行金属导轨位于同一水平面(纸面)内,其左端接一阻值为R的电阻;一与导轨垂直的金属棒置于两导轨上;在电阻、导轨和金属棒中间有一面积为S的区域,区域中存在垂直于纸面向里的均匀磁场,磁感应强度大小B1随时间t的变化关系为,式中k为常量;在金属棒右侧还有一匀强磁场区域,区域左边界MN(虚线)与导轨垂直,磁场的磁感应强度大小为B0,方向也垂直于纸面向里。某时刻,金属棒在一外加水平恒力的作用下从静止开始向右运动,在t0时刻恰好以速度v0越过MN,此后向右做匀速运动。金属棒与导轨始终相互垂直并接触良好,它们的电阻均忽略不计。求
30.在t=0到t=t0时间间隔内,流过电阻的电荷量的绝对值;
31.在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量和金属棒所受外加水平恒力的大小。
(1)
(2) Φt = B0lv0(t-t0) + kSt f = (B0lv0 + kS)
(2) 当t>t0时,金属棒已越过MN。
由于金属棒在MN右侧做匀速运动,有f=F ⑦
式中,f是外加水平恒力,F是匀强磁场施加的安培力。设此时回路中的电流为I,F的大小为 F = B0LI ⑧
此时金属棒与MN之间的距离为 s = v0(t-t0) ⑨
匀强磁场穿过回路的磁通量为 Φ = B0ls ⑩
回路的总磁通量为 Φt = Φ = Φ′ 11
式中,仍如①式所示。由①⑨⑩11式得,在时刻t(t>t0)穿过回路的总磁通量为 Φt = B0lv0<
求出时刻t(t>t0)磁通量Φ的表达式,根据εt =、I = ,求得安培力大小F=BLI,再根据受力平衡f=F,求得外加水平恒力的大小。
对变化磁通量的计算方法不熟悉。