如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m.为了使金属棒能够靠在导轨外面静

问题描述:

如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直平面内的导轨电阻可忽略,金属棒的质量m=0.1Kg,电阻R=0.5Ω,它与导轨的动摩擦因数µ=0.4,有效长度为L=0.2m.为了使金属棒能够靠在导轨外面静止不动,我们施加一与纸面成30°向里且与金属棒垂直的磁场,问磁场方向是斜向上还是斜向下?磁感应强度B的范围是多大?(重力加速度g=10m/s2

以静止的金属棒为研究对象,画出其侧视图,受力如图.
  要使金属棒静止,通电金属棒所受安培力一定要有向左的分量,由左手定则判定磁场方向应斜向下,
  根据平衡条件,若摩擦力方向向上,则:B1ILsin30°+uB1ILcos30°=mg
                  若摩擦力方向向下,则:B2ILsin30°-uB2ILcos30°=mg
其中电流I=

E
R+r
代入数据解得:B1=3T,B2=16.3T
故所求磁感应强度的范围3T≤B≤16.3T