如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放在与水平面夹角为&的停斜金属导轨上,导轨间距为d,电组不计,系统处在竖直向上的云强磁场中,磁感应强度为B,电池的内阻不计,问:
(1)导体光滑是E为多大能使导体杆静止在导轨上?
(2)若导体杆与导轨之间的动摩擦因数为u,且不通电时导体杆不能静止在导轨上,要是杆静止在导轨上,E应为多大?
如图所示,导体杆ab的质量为m,电阻为R,放在与水平面夹角为&的停斜金属导轨上,导轨间距为d,电组不计,系统处在竖直向上的云强磁场中,磁感应强度为B,电池的内阻不计,问:
(1)导体光滑是E为多大能使导体杆静止在导轨上?
(2)若导体杆与导轨之间的动摩擦因数为u,且不通电时导体杆不能静止在导轨上,要是杆静止在导轨上,E应为多大?
(1)杆受重力,安培力和支持力作用,其中支持力水平向右,
由正交分解(水平和竖直,将支持力分解)可知 Fncos&=mg Fnsin&=F安
得F安=mgtan&
又,F 安=BId
I=E/R
得E=mgRtan&/Bd
(2)正交分解法(斜面方向和垂直于斜面方向)
FN=mgcos&+F安sin&
当安培力最小时,摩擦力沿斜面向上,F安cos&+uFN=mgsin&
当安培力最大时,摩擦力沿斜面向下,F安cos&=uFN+mgsin&
F安=BId
I=E/R
得E最小值为Emin=mgR(sin&+ucos&)/Bd(usin&+cos&)
E最大值为Emax=mgR(sin&+ucos&)/Bd(cos&-usin&)