用電阻為18Ω的均勻?qū)Ь€彎成如圖所示直徑D=0.80m的封閉金屬圓環(huán),環(huán)上AB弧所對圓心角為60°,將圓環(huán)垂直于磁感線方向固定在磁感應(yīng)強度B=0.50T的勻強磁場中,磁場方向垂直于紙面向里.一根每米電阻為1.25Ω的直導(dǎo)線PQ,沿圓環(huán)平面向左以v=3.0m/s的速度勻速滑行(速度方向與PQ垂直),滑行中直導(dǎo)線與圓環(huán)緊密接觸(忽略接觸處的電阻),當它通過環(huán)上A、B位置時,求:
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(1)直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢,并指明該段直導(dǎo)線中電流的方向;
(2)此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率.
(1)設(shè)直導(dǎo)線AB段的長度為L,圓環(huán)的直徑為D,感應(yīng)電動勢為E,則有幾何關(guān)系,
L=
=0.4m
所以:E=BLv=0.6v
由右手定則得直道線感應(yīng)電流的方向由A向B.
(2)此時圓環(huán)上AB弧段的電阻:R
AB=
Ω=3Ω,ACB弧段的電阻:R
ACB=18×
Ω=15Ω
R
AB和R
ACB并聯(lián),其總電阻:R
外=2.5Ω
電源內(nèi)電阻:r=1.25×0.40=0.50Ω
總電流應(yīng)為:I=
=0.20A
設(shè)圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率為P,則:P=I
2R
并=0.10W
答:(1)直導(dǎo)線AB段產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢是0.6v,該段直導(dǎo)線中電流的方向是由A向B;
(2)此時圓環(huán)上發(fā)熱損耗的電功率是0.10W.