如图3-11所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示的位置开始匀速转动，已知从图示位置转过π/6时，线圈中的电动势大小为6 V，求：图3-11（1）交变电动势

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如图3-11所示，单匝线圈在匀强磁场中绕OO′轴从图示的位置开始匀速转动，已知从图示位置转过π/6时，线圈中的电动势大小为6 V，求：

图3-11
（1）交变电动势的最大值、有效值；
（2）设线圈的电阻为R="1" Ω，角速度ω="100" rad/s，线圈由图示位置转过π/2的过程中通过导线截面的电荷量.

答案

（1）E_m="12" V，E=

V （2）q="0.12" C

解析

（1）根据电动势的瞬时值方程e=E_msinωt代入数据得出E_m="12" V，则有效值为E=

V.
（2）计算电荷量用平均电动势，转动时为Δt=

s，从最大值里求出磁通量，E_m=BSω，从图示位置转过π/2磁通量的变化量为ΔΦ=BS=

，由法拉第电磁感应定律得平均电动势：

，最后使用欧姆定律和电荷量公式得：q=

C="0.12" C.

举一反三

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3-12甲为其结构示意图．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r₀="1.0" cm的摩擦小轮，小轮与自行车车轮的边缘相接触，如图3-12乙所示．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" cm²，磁极间的磁场可视为匀强磁场，磁感应强度B="0.010" T，自行车车轮的半径R₁="35" cm，小齿轮的半径R₂="4.0" cm，大齿轮的半径R₃="10.0" cm（见图乙）．现从静止开始使大齿轮加速运动，问大齿轮的角速度为多大时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车轮之间无相对滑动）

图3-12

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交流发电机矩形线圈边长ab＝cd＝0.4 m，bc＝ad＝0.2 m，共50匝，线圈电阻r＝1 Ω，线圈在B＝0.2 T的匀强磁场中，绕垂直磁场方向的轴OO′以

r/s转速匀速转动，外接电阻9 Ω，如图3-2-18所示.求：

图3-2-18
（1）电压表读数；
（2）电阻R上电功率.

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发电机的转子是匝数为100匝，边长为20 cm的正方形线圈，将它置于磁感应强度B="0.05" T的匀强磁场中，绕着垂直于磁感线方向的轴以ω="100π" rad/s的角速度转动，当线圈平面跟磁场方向垂直时开始计时，线圈和外电路的总电阻R="10" Ω.
(1)写出交流电流瞬时值的表达式；
(2)线圈从计时开始，转过

的过程中通过线圈某一截面的电荷量为多少？

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如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为10 cm和20 cm，内阻为 5 Ω，在磁感应强度B="0.5" T的匀强磁场中绕OO′轴以502 rad/s的角速度匀速转动，线圈和外部 20 Ω的电阻R相接.求：

（1）当S断开时，电压表的示数；
（2）当电键S合上时，电压表和电流表的示数；
（3）通过电阻R的电流最大值是多少？电阻R上所消耗的电功率是多少？

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图（a）是某型号电热毯的电路图，将电热丝接在u=156sin120πt V的电源上，电热毯被加热到一定温度后，由于P的作用，使输入的正弦交流电仅有半个周期能通过，如图（b）所示，从而使电热毯处于保温状态.此时交流电压表的读数是_________V.

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