- 交变电流的产生
- 共278题
(15分)如图所示,匀强磁场的方向竖直向上,磁感应强度大小为B0.电阻为R、边长为L的正方形线框水平放置, OO′为过ad、bc两边中点的直线,线框全部位于磁场中.现将线框右半部固定不动,而将线框左半部以角速度ω绕OO′为轴向上匀速转动,如图中虚线所示,要求:
(1)写出转动过程中线框中产生的感应电动势的表达式;
(2)若线框左半部分绕OO′向上转动90°,求此过程中线框中产生的焦耳热;
(3)若线框左半部分转动60°后固定不动,此时磁感应强度随时间按变化,k为常量,写出磁场对线框
边的作用力随时间变化的关系式.
正确答案
(1)(2)
(3)
试题分析:(1)线框在转动过程中,
ab边的线速度:(2分)
产生的感应电动势: (2分)
(2) 在转过90°过程中产生的是正弦交流电,电动势的最大值: (1分)
电动势的有效值 (2分)
在转过90°过程中产生的焦耳热: (2分)
(3)若转动后磁感应强度随时间按B=B0+kt变化,在线框中产生的感应电动势大小
(2分)
在线框中产生的感应电流: (2分)
线框ab边所受安培力的大小: (2分)
点评:本题难度较大,熟记交变电流瞬时值的公式,峰值与有效值的关系,在求解焦耳热时利用的是有效值,由于磁感强度的变化,对本题增大了难度,要能熟练掌握法拉第感应定律才能顺利求解此题
如图所示,线圈abcd的面积是0.05 m2,共100匝,线圈电阻为1 Ω,外接电阻R=9 Ω,匀强磁场的磁感应强度B= T,当线圈以60 r/s(转/秒)的转速匀速旋转时.问:
(1)若从线圈处于中性面开始计时,写出线圈中感应电动势的瞬时值表达式.
(2)线圈转过 s时电动势的瞬时值多大?
(3)电路中,电压表和电流表的示数各是多少?
(4)线圈转一圈外力做功多大?
(5)从图示位置转过180°的过程中流过电阻R的电荷量是多大?
正确答案
(1)e=600sin120πt 3分
(2)0 3分
(3)270V 2分 30
A 2分
(4)300J 4分
(5) 4分
试题分析:(1)线圈从中性面开始转动,峰值,由此可求得瞬时值表达式为e=600sin120πt(2)转过 s时的角度为
,瞬时值为0(3)电路中电动势的有效值为
,电流为
=
V(4)外力做功等于产生的焦耳热,因此
(5)由
点评:本题难度较小,对于交变电流要掌握四个值:有效值、峰值、瞬时值和瞬时值
如图所示,N匝矩形线圈abcd面积为S,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕ad边以角速度ω从中性面位置开始匀速转动,试推导经过时间t时线圈中的感应电动势的表达式。
正确答案
设
θ=ωt
v=ωl
v┻="vsinθ=ωl1" sinωt
e="NB" l2 v┻="NB" l2ωl1 sinωt=" NBSω" sinωt
略
如图所示,一个矩形线圈abcd,已知ab为l1,ad为l2,在磁感应强度为B的匀强磁场中绕OO′轴以角速度ω(从图中位置开始)匀速转动.则线圈中感应电动势的大小为____________.
正确答案
Bl1l2ωsinωt
当线圈平面与磁场方向平行时,产生的感应电动势最大:
Em=Bl1vab·2,vab=·ω,ε=Emsinωt
综上可知:ε=Bl1l2ωsinωt.
如图所示,单匝矩形闭合导线框abcd全部处于磁感应强度为B的水平匀强磁场中,线框面积为S,电阻为R。线框绕与cd边重合的竖直固定转轴以角速度ω匀速转动,线框中感应电流的有效值I=____________。线框从中性面开始转过的过程中,通过导线横截面的电荷量q=____________。
正确答案
,
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