问题标题:
【如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直导轨电阻可忽略,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】
问题描述:

如图所示,电源电动势E=2V,内电阻r=0.5Ω,竖直导轨电阻可忽略,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,我们施一与纸面成30°角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?(g=10m/s2)

蔡建羡回答:
  斜向下 3T≤B≤16.3T   以静止的金属棒为研究对象,其侧视的受力分析如图所示.若摩擦力方向向上,则B1ILsin30°+μB1ILcos30°=mg.若摩擦力方向向下,则B2ILsin30°-μB2ILcos30°=mg,其中电流I=E/(R+r)代入数据得:B1=3T,B2=16.3T,故所求磁感应强度的范围是3T≤B≤16.3T;根据左手定则可知其方向应斜向下.
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