如图25-1所示为矩形的水平光滑导电轨道abcd,ab边和cd边的电阻均为5R0

如图25-1所示为矩形的水平光滑导电轨道abcd,ab边和cd边的电阻均为5R0,ad边和bc边长均为L,ad边电阻为4R0,bc边电阻为2R0,整个轨道处于与轨道平面垂直的匀强磁场中,磁感强度为B。轨道上放有一根电阻为R0的金属杆mn,现让金属杆mn在平行轨道平面的未知拉力F作用下,从轨道右端以速率V匀速向左端滑动,设滑动中金属杆mn始终与ab、cd两边垂直,且与轨道接触良好。ab和cd边电阻分布均匀,求滑动中拉力F的最小牵引功率。

答案

Pmin=FminV=B2L2V2/5R0


解析:

mn金属杆从右端向左端匀速滑动切割磁感线产生感应电动势,mn相当于电源,其电路为内电路,电阻为内电阻。当外电阻最大时,即当mn滑到距离ad=(2/5)ab时,此时电阻Rmadn=Rmbcn=8R0时,外阻最大值Rmax=4R0,这时电路中电流最小值:Imin=ε/(Rmax+r)=BLV/(4R0+R0)=BLV/5R0

所以,Pmin=FminV=BLIminV=BLVBLV/5R0=B2L2V2/5R0

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