如图所示,PQ和EF为水平放置的平行金属导轨,间距为L=1.0m,导体棒ab跨放在导轨上,棒的质量为m=20g,棒的中点用细绳经轻滑轮与物体c相连,物体c的质量M=30g.在垂直导轨平面方向存在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场,磁场方向竖直向上,重力加速度g取10m/s2.若导轨是粗糙的,且导体棒与导轨间的最大静摩擦力为导体棒ab重力的0.5倍,若要保持物体c静止不动,应该在棒中通入多大的电流?电流的方向如何?
解:导体棒的最大静摩擦力大小为fm=0.5mg=0.1N,M的重力为G=Mg=0.3N,则fm<G,要保持导体棒静止,则安培力方向必须水平向左,则根据左手定则判断得知棒中电流的方向为由a到b.
若BIl>Mg,则导体棒所受的静摩擦力方向水平向右,设此时电流为I1,
则由平衡条件有 BI1l﹣Mg≤fm,
解得,I1≤2A