曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图17-1-20为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点
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曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图17-1-20为其结构示意图.图中N、S是一对固定的磁极,abcd为固定在转轴上的矩形线框,转轴过bc边中点
题型:不详
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曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机,图17-1-20为其结构示意图.图中
N
、
S
是一对固定的磁极,
abcd
为固定在转轴上的矩形线框,转轴过
bc
边中点,与
ab
边平行,它的一端有一半径
R
0
=1.0
c
m的摩擦小轮,小轮与自行车车轮的边缘相接触.当车轮转动时,因摩擦而带动小轮转动,从而使线框在磁极间转动.设线框由
N
=800匝导线圈组成,每匝线圈的面积
S
=20
c
m
2
,磁极间的磁场可视作匀强磁场,磁感应强度B=0.010 T,自行车车轮的半径
R
1
=35
c
m,小齿轮的半径
R
2
=4.0
c
m,大齿轮的半径
R
3
=10.0
c
m(见图17-1-21).现从静止开始使大齿轮加速转动,问大齿轮的角速度为多大才能使发电机输出电压的有效值
U
=3.2 V?(假定摩擦小轮与自行车轮之间无相对滑动)
图17-1-20 图17-1-21
答案
解析
当自行车车轮转动时,通过摩擦小轮使发电机的线框在匀强磁场内转动,线框中产生一正弦交流电动势,其最大值ε
m
=ω
0
BSN
式中ω
0
为线框转动的角速度,即摩擦小轮转动的角速度.
发电机两端电压的有效值
设自行车车轮转动的角速度为ω
1
,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,有
R
1
ω
1
=
r
0
ω
0
小齿轮转动的角速度与自行车轮转动的角速度相同,也为ω
1
.设大齿轮转动的角速度为ω,有
R
3
ω=
R
2
ω
1
由以上各式解得
代入数据得ω=3.2
rad
/s.
举一反三
如图所示,矩形线圈abcd放在匀强磁场中,边ad在轴OO′上.若线圈绕轴匀速转动,产生的交流电动势e=E
m
sinωt.如果将其转速增加一倍,其他条件保持不变,则电动势的表达式为( )
A.e=2E
m
sinωt
B.e=2E
m
sin2ωt
C.e=E
m
sinωt
D.e=E
m
sin2ωt
题型:不详
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矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁感线的对称轴转动,线圈共100匝,转速为10/π r/s,在转动过程中,穿过线圈的磁通量最大值为0.03 Wb,则线圈平面与磁场方向平行时,感应电动势为_________V,当线圈平面与中性面夹角为
时,感应电动势为__________V.
题型:不详
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|
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有一交流发电机,用示波器观察到它产生的感应电动势波形如图所示,求:
(1)t
1
="1/200" s,t
2
="1/100" s时电动势的瞬时值;
(2)已知线圈的面积为16 cm
2
,共25匝,求匀强磁场的磁感应强度.
题型:不详
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|
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一矩形线圈电阻为10 Ω,在匀强磁场中绕垂直磁场的中心轴匀速转动,转速为50 r/s,感应电动势的峰值为20π V,从线圈经过中性面开始计时,求:
(1)线圈中感应电动势的表达式;
(2)经多长时间,线圈中电动势第一次达到10π V;
(3)画出感应电流随时间变化的图线.
题型:不详
难度:
|
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边长为L、总电阻为R、匝数为n的正方形线框,垂直磁场放在磁感应强度为B的匀强磁场中,t=0时,线框绕OO′轴以周期T匀速转动,如图所示.求:
(1)线框转过30°的过程中,通过线框的电荷量;
(2)从t=0开始转过180°的过程中,通过线框的电荷量.
题型:不详
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