Question

如圖甲所示的螺線管，橫截面積為S、匝數(shù)為N、電阻為r，螺線管與一根電阻為2，的金屬絲連接，向右穿過螺線管的勻強(qiáng)磁場(chǎng)隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。求0至t₀時(shí)間內(nèi)：
（1）通過金屬絲的感應(yīng)電流大小和方向；
（2）金屬絲中感應(yīng)電流產(chǎn)生的焦耳熱量；
（3）金屬絲輻射出的光子數(shù)。（設(shè)金屬絲產(chǎn)生的熱量全部以頻率為v的紅外線輻射出來、普朗克常數(shù)為h）

Answer 1

解：（1）設(shè)0至t₀時(shí)間內(nèi)回路中的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)為E，感應(yīng)電流為I，由法拉第電磁感應(yīng)定律：
根據(jù)楞次定律判斷，①
②
根據(jù)歐姆定律有：③
聯(lián)立①②③得④
金屬絲上的電流方向?yàn)橛蒩經(jīng)金屬絲到b⑤
（2）由焦耳定律及④，金屬絲上產(chǎn)生的熱量為：⑥
（3）設(shè)發(fā)射m的光子數(shù)為n，根據(jù)愛因斯坦的光子說，這些光子的能量為：E=mhv⑦
依題意：Q=E⑧
聯(lián)立⑥⑦⑧可得：⑨