問題詳情:
如圖*所示,靜止在粗糙水平面上的正三角形金屬線框,匝數N=10、總電阻R=2.5 Ω、邊長L=0.3 m,處在兩個半徑均為r=的圓形勻強磁場區域中,線框頂點與右側圓形中心重合,線框底邊中點與左側圓形中心重合.磁感應強度B1垂直水平面向外,大小不變、B2垂直水平面向裡,大小隨時間變化,BB2的值如圖乙所示.線框與水平面間的最大靜摩擦力f=0.6 N ,(取π≈3),求:
(1)t=0時刻穿過線框的磁通量;
(2)線框滑動前的電流強度及電功率;
(3)經過多長時間線框開始滑動及在此過程中產生的熱量.
【回答】
(1)設磁場向下穿過線框磁通量為正,由磁通量的定義得t=0時
Φ=B2πr2-B1πr2=0.005 Wb
(2)根據法拉第電磁感應定律
E=N=Nπr2=0.25 V
I==0.1 A
P=I2R=0.025 W
(3)右側線框每條邊受到的安培力
F1=NB2Ir=N(2+5t)Ir
因兩個力互成120°,兩條邊的合力大小仍為F1,
左側線框受力F2=2NB1Ir
線框受到的安培力的合力F安=F1+F2
當安培力的合力等於最大靜摩擦力時線框就要開始滑動F安=f
即F安=N(2+5t)Ir+2NB1Ir=f
解得t=0.4 s.
Q=I2Rt=0.01 J.
*:(1)0.005 Wb (2)0.1 A 0.025 W (3)0.01 J
知識點:專題八 電磁感應
題型:綜合題