如图所示为交流发电机示意图,匝数n=100匝的矩形线圈,边长分别为25cm和40cm,内阻为5Ω,在磁感应强度B=1/πT的匀强磁场中绕OO′轴以10πrad/
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如图所示为交流发电机示意图,匝数n=100匝的矩形线圈,边长分别为25cm和40cm,内阻为5Ω,在磁感应强度B=1/πT的匀强磁场中绕OO′轴以10πrad/
题型:不详
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如图所示为交流发电机示意图,匝数n=100匝的矩形线圈,边长分别为25cm和40cm,内阻为5Ω,在磁感应强度B=1/πT的匀强磁场中绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动,转动开始时线圈平面与磁场方向垂直,线圈通过电刷和外部20Ω的电阻R相接,求:
(1)电压表和电流表示数
(2)整个电路每分钟产生的热量
(3)从计时开始,0.05s内流过电阻R的电量
(4)如果把电流表换成二极管(单向导电:正向电阻为0,反向电阻∞)请画出电阻R两端电压随时间变化的u
R
-t图线.
答案
(1)根据法拉第电磁感应定律,
则有:最大感应电动势,E
m
=nBSω=100×
1
π
×0.25×0.40×10πV=100V
有效值,E=
E
m
2
=70.7V.
电流表示数为I=
E
R+r
=
70.7
20+5
A=2.8A,
电压表示数为U=IR=2.8×20V=56V.
(2)根据焦耳定律,则有:Q=I
2
(
R+r)t
1
=2.8
2
×(20+5)×60J=1.2×10
4
J
(3)因t
2
=0.05s=
T
4
电量q=n
△∅
R+r
=
nBS
R+r
代入数据,解得q=0.13C;
(4)u
R
-t图线如下
答:(1)电压表56V和电流表示数2.8A;
(2)整个电路每分钟产生的热量1.2×10
4
J;
(3)从计时开始,0.05s内流过电阻R的电量0.13C;
(4)电阻R两端电压随时间变化的u
R
-t图线如上所示.
举一反三
一只矩形线圈匀强磁场中绕垂直于磁场的轴匀速转动穿,过线圈的磁通量随时间变化的图象如图中甲所示,则下列说法中正确的是( )
A.t=0时刻线圈平面与中性面垂直
B.t=0.01s时刻,Φ的变化率达最大
C.t=0.02s时刻,交流电动势达到最大
D.该线圈相应的交流电动势图象如图乙所示
题型:不详
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如图所示,矩形线圈abcd在磁感应强度B=2T的匀强磁场中绕轴OO′以角速度ω=10πrad/s匀速转动,线圈共10匝,电阻r=5Ω,ab=0.3m,bc=0.6m,负载电阻R=45Ω.求:
(1)写出从图示位置开始计时线框中感应电动势的瞬时值表达式;
(2)电阻R在0.05s内产生的热量;
(3)0.05s内流过电阻R上的电量(设线圈从垂直中性面开始转动).
题型:不详
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发电机转子是匝数n=100匝,边长L=20cm的正方形线圈,将它置于B=0.5T的匀强磁场中,绕垂直于磁场方向的轴,以ω=100πrad/s的角速度转动,从线圈转动到线圈平面与磁场方向垂直时开始计时.已知线圈的电阻r=2Ω,外电路的电阻R=8Ω.求:
(1)外电路上所消耗的功率;
(2)从计时开始,线圈转过
π
3
的过程中,通过外电阻的电量.
题型:不详
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一小型发电机内的矩形线圈在匀速磁场中以恒定的角速度ω绕垂直于磁场方向的固定轴转动,线圈匝数n=100,穿过每匝的磁通量Φ随时间按正弦规律变化,如图所示,发电机内阻r=5.0Ω,外电路电阻R=95Ω.已知感应电动势的最大值E
m
=nωΦ
m
,其中Φ
m
为穿过每匝线圈磁通量的最大值.求外电路中的电流的最大值.
题型:不详
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边长为L的正方形闭合线圈共n匝,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度ω绕垂直于磁感线并在线圈平面内的轴匀速转动,要使线圈中的感应电流增大1倍,下列措施可采用的是( )
A.只将角速度ω增大1倍
B.只将线圈边长L增大至2L
C.只将线圈匝数增加至2n
D.只将磁感应强度增至2B
题型:不详
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