问题详情:
如图所示,匀强磁场的磁感应强度B=0.5T,边长L=10cm的正方形线圈abcd共100匝,线圈电阻r=1Ω,线圈绕垂直于磁感线的对称轴OO′匀速转动,角速度ω=2πrad/s,外电路电阻R=4Ω,求:
(1)转动过程中感应电动势的最大值;
(2)由图示位置(线圈平面与磁感线平行)转过60°角时的瞬时感应电动势;
(3)由图示位置转过60°角的过程中产生的平均感应电动势;
(4)交流电压表的示数;
(5)线圈转动一周外力所做的功;
(6)周期内通过R的电荷量为多少?
【回答】
解:(1)根据Em=NBωS,可得感应电动势的最大值:
Em=100×0.5×0.12×2πV=3.14V;
(2)由于线框垂直于中*面开始计时,所以瞬时感应电动势表达式:
e=Emcos2πt(V);
当线圈转过60°角时的瞬时感应电动势为:e=1.57V;
(3)根据法拉第电磁感应定律可得转60°角的过程中产生的平均感应电动势大小为:
=N=N=1.5V=2.6V
(4)转动过程中,交流电压表的示数为有效值,所以有:
U=R=×4V=1.256V=1.78V;
(5)一个周期内,通过R的热量Q热,由公式I=与Q=I2Rt
得:Q=0.8J
(6)周期内线圈转过60°角,通过R的电量q电,由公式可得:
q=t=•=8.66×10﹣2 C;
答:(1)转动过程中感应电动势的最大值3.14V;
(2)线圈转过60°角时的瞬时感应电动势1.57V;
(3)线圈转过60°角过程中产生的平均感应电动势2.6V;
(4)电压表示数1.78V;
(5)线圈转动一周外力所做的功0.8J;
(6)线圈转过60°角通过电阻R的电荷量8.66×10﹣2 C;
知识点:电路中的能量转化
题型:选择题