ЭДС индукции в проводнике, движущемся с постоянной скоростью

Пусть металлический стержень длиной l движется со скоростью в однородном магнитном поле с индукцией . Стержень, его скорость и вектор взаимно перпендикулярны (рис. 8.1).

Рис. 8.1

На свободные заряды в стержне будет действовать сила Лоренца. Чтобы непосредственно пользоваться правилом левой руки для нахождения направления силы Лоренца, будем считать, что заряды положительны.

1. Как направлена сила Лоренца, действующая на положительные заряды в стержне (рис. 8.1)?

Под действием сил Лоренца свободные заряды придут в движение, вследствие чего произойдёт перераспределение зарядов, и один конец стержня зарядится положительно, а другой — отрицательно.

2. Какой конец стержня зарядится положительно?

В результате перераспределения зарядов внутри стержня возникнет электростатическое поле, которое остановит движение зарядов. Заряды в стержне будут находиться в равновесии при условии, что сила действующая на каждый свободный заряд со стороны электростатического поля, компенсирует силу Лоренца

3. Объясните, почему из формулы (1) следует, что модуль напряжённости Е электростатического поля внутри стержня связан с модулем его скорости υ и модулем вектора магнитной индукции В соотношением

Е = Вυ. (2)

Подсказка. Воспользуйтесь выражением для силы Лоренца и тем, что F_э = qE, где q — модуль одного свободного заряда.

4. Объясните, почему между концами движущегося стержня возникает разность потенциалов

U = Bυl. (3)

Подсказка. Воспользуйтесь соотношением между разностью потенциалов и напряжённостью поля.

Продолжение >>>