9760. 3.4.2. Горизонтально расположенный проводник длиной L = 1 м движется равноускоренно в вертикальном однородном магнитном поле, индукция которого равна B = 0,5 Тл и направлена перпендикулярно проводнику и скорости его движения (см. рисунок). При начальной скорости проводника, равной нулю, проводник переместился на s = 1 м. ЭДС индукции на концах проводника в конце перемещения равна = 2 В. Каково ускорение проводника?

Решение. Пусть в конце перемещения проводник движется относительно неподвижной системы отсчета со скоростью v. Тогда ЭДС индукции на его концах равна = B•L•v. При равноускоренном движении, начавшемся с нулевой начальной скоростью, конечная скорость проводника связана с его перемещение следующим образом:

где a - искомое ускорение проводника. Объединяя записанные формулы, получаем:

При решении подобных задач полезно понимать природу возникновения ЭДС в проводнике, движущемся в магнитном поле. Возникновение ЭДС индукции связано с действием силы Лоренца на имеющиеся в проводнике свободные носители заряда. Эта сила направлена перпендикулярно вектору скорости проводника, то есть вдоль стержня, и равна по модулю qvB, где q - модуль заряда. Под действием этой силы носители заряда начинают двигаться вдоль стержня. В результате на одном из его концов появляется избыток зарядов, а на другом - недостаток, и в стержне возникает электрическое поле Е, направленное от одного конца стержня к другому. Разделение зарядов прекратится тогда, когда сила Лоренца сравняется по модулю с силой, действующей на заряды со стороны электрического поля: qvB = qE. При этом внутри стержня будет существовать электрическое поле с напряженностью Е = vB, а разность потенциалов между его концами составит U = EL = BLv. Эта разность потенциалов в данном случае и есть ЭДС индукции.

Ответ.