- 感应电动势
- 共85题
如图所示,一小型发电机内有n=100匝矩形线圈,线圈面积S=0.10m2,线圈电阻可忽略不计。在外力作用下矩形线圈在B=0.10T匀强磁场中,以恒定的角速度ω=100π rad/s绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,发电机线圈两端与R =100Ω的电阻构成闭合回路。求:
(1)线圈转动时产生感应电动势的最大值;
(2)从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°角的过程中通过电阻R横截面的电荷量;
(3)线圈匀速转动10s,电流通过电阻R产生的焦耳热。
正确答案
解:(1)线圈中感应电动势的最大值=3.1×102 V
(2)设从线圈平面通过中性面时开始,线圈转过90°角所用时间为Δt
线圈中的平均感应电动势=n
通过电阻R的平均电流
在Δt时间内通过电阻横截面的电荷量Q==1.0×10-2C
(3)矩形线圈在匀强磁场中匀速转动产生正弦交变电流,电阻两端电压的有效值
经过t=10s电流通过电阻产生的焦耳热Q热
解得Q热=4.9×103J
如图甲矩形线框abcd的边ab=2L,ad=3L。OO′为线框的转动轴,aO=bO′=2L。匀强磁场垂直于线框平面,磁感应强度为B。OO′刚好与磁场的边界线重合,线框的总电阻为R。当线框绕 OO′以角速度ω匀速转动时,试求:
(1)线框的ab边第一次出磁场前的瞬间,回路中电流的大小和方向?
(2)从图示位置开始计时取电流沿abcda方向为正。请在图乙中画出线框中的电流i随时间t变化的关系图象(画两个周期);
(3)线框中电流的有效值。
正确答案
解:(1)ab边出磁场前瞬间感应电动势E1=B·2L·ω·2L=4BωL2I1=(沿adcba方向)
(2)cd边在磁场中运动时产生的最大感应电动势E2=B·2L·ωL=2BωL2最大感应电流为I2=
故i-t图象如图
(3)设电流有效值为I
在0~T时间内线框中焦耳热I2RT=
得I=
电磁炉专用平底锅的锅底均由耐高温的绝缘材料制成.起加热作用的是安在锅底的一系列半径不同的同心导电环.导电环所用材料单位长度的电阻为0=0.125πΩ/m,从中心向外第个同心圆环的半径,(=1,2,3,…,7),已知1=1.0cm.当电磁炉开启后,能产生垂直于锅底方向变化的磁场,若已知该磁场的磁感应强度的变化率为
(T/m).求:
(1)半径为1的导电圆环中感应电流的最大值是多少?
(2)假设导电产生的热能全部以波长为1.0×10-6 m的红外线光子辐射出来,那么半径为1的导电圆环上每分钟辐射出的光子数是多少?
(3)若不计其它损失,所有导电圆环释放的总功率为多大?(以上计算中可取π2=10,普朗克常量=6.6×10-34 J·s)
正确答案
解:(1)由题意得:
所以电流最大值为:
(2)设半径为1的导电圆环上每分钟辐射出的光子数是,则有:
,其中
A
解得
(3)第个导电圆环上消耗的电功率为:
所以导电圆环释放的总功率为:
如图甲矩形线框abcd的边ab=2L,ad=3L。OO′为线框的转动轴,aO=bO′=2L。匀强磁场垂直于线框平面,磁感应强度为B。OO′刚好与磁场的边界线重合,线框的总电阻为R。当线框绕 OO′以角速度ω匀速转动时,试求:
(1)线框的ab边第一次出磁场前的瞬间,回路中电流的大小和方向?
(2)从图示位置开始计时取电流沿abcda方向为正。请在图乙中画出线框中的电流i随时间t变化的关系图象(画两个周期);
(3)线框中电流的有效值。
正确答案
解:(1)ab边出磁场前瞬间感应电动势E1=B·2L·ω·2L=4BωL2I1=(沿adcba方向)
(2)cd边在磁场中运动时产生的最大感应电动势E2=B·2L·ωL=2BωL2最大感应电流为I2=
故i-t图象如图
(3)设电流有效值为I
在0~T时间内线框中焦耳热I2RT=
得I=
一个直流电动机的内电阻r=2Ω,与R=8Ω的电阻串联接在线圈上,如图所示。已知线圈面积为m2,共100匝,线圈的电阻为2欧,线圈在
T的匀强磁场中绕OO′以转速n=600r/min匀速转动时,在合上开关S后电动机正常工作时,电压表的示数为100V,求:
(1)线圈转动时产生的电动势的最大值;
(2)电路中的电流I的大小;
(3)电动机正常工作时的输出功率。
正确答案
解:(1)线圈转动时产生的电动势的最大值为V
有效值为V
(2)设线圈的电阻为r',则电路中的电流I为A
(3)电动机正常工作时的输出功率为W
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