Cho hệ thống như hình vẽ.
Thanh kim loại MN = l = 20 cm, khối lượng m = 10 g, B → vuông góc với khung dây dẫn và có độ lớn B = 0,1 T, nguồn có suất điện động E = 1,2 V, điện trở trong r = 0 , 5 Ω . Do lực điện từ và ma sát, thanh MN trượt đều với vận tốc v = 10 m/s. Bỏ qua điện trở của thanh ray và các nơi tiếp xúc.
a) Tính cường độ dòng điện, xác định chiều dòng điện trong mạch và hệ số ma sát giữa MN và ray.
b) Muốn cho dòng điện trong MN chạy từ N đến M, cường độ 1,8 A thì phải kéo MN trượt theo chiều nào? Vận tốc và lực kéo bằng bao nhiêu?
a) Cường độ và chiều dòng điện trong mạch, hệ số ma sát giữa MN và ray
Dưới tác dụng của lực từ, thanh MN chuyển động từ trái sang phải (theo chiều từ B đến M), trên thanh MN sẽ xuất hiện suất điện động cảm ứng:
e C = B.l.v = 0,1.0,2.10 = 0,2 (V).
Cường độ dòng điện trong mạch: I = E - e C r = 12 - 0 , 2 0 , 5 = 2 ( A ) .
Dòng điện này có chiều từ B đến A (chạy qua thanh theo chiều từ N đến M).
Vì thanh trượt đều nên: F = F m s h a y B . I . l = μ . m . g ⇒ μ = B . I . l m g = 0 , 1 . 2 . 0 , 2 0 , 01 . 10 = 0 , 4
b) Chiều, vận tốc, độ lớn lực kéo thanh
Để dòng điện trong thanh MN chạy theo chiều từ N đến M thì theo qui tắc bàn tay trái, thanh MN phải trượt sang phải (theo chiều từ A đến N hay B đến M).
Ta có: I = E - e C r = E - B . l . v r ⇒ v = E - I . r B . l = 1 , 2 - 1 , 9 . 0 , 5 0 , 1 . 0 , 2 = 15 ( m / s ) .
Lực kéo tác dụng lên thanh MN:
F k = F m s - F t = μ . m . g + B . l . v = 0 , 4 . 0 , 01 . 10 - 0 , 1 . 1 , 8 . 0 , 2 = 4 . 10 - 3 ( N ) .
