题目内容

【题目】如图所示,正方形线圈abcd谢绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动,转速为 ,已知ab=ad=20cm,匝数N=100,磁感应强度B=1T,图示位置线圈平面与磁感线平行.闭合回路中线圈的电阻r=4Ω,外电阻R=12Ω.求:

(1)线圈转动过程中感应电动势的最大值;
(2)从图示位置开始计时,写出感应电流的瞬时表达式;
(3)交流电压表的示数.

【答案】
(1)

解:根据法拉第电磁感应定律,则有最大值,为Em=NBL2ω

由角速度与转速的关系,ω=2πn

解得:Em=400V


(2)

解:感应电动势的瞬时值,e=Emcosωt

由闭合电路欧姆定律,

解得:i=25cos100t(A)


(3)

解:最大值与有效值的关系,

解得:U=150 V


【解析】(1)根据法拉第电磁感应定律,及角速度与转速的关系,即可求解;(2)由感应电动势的瞬时值表达式,与闭合电路欧姆定律,即可求解;(3)由最大值与有效值的关系,与电压的分配与电阻的关系,即可求解.
【考点精析】解答此题的关键在于理解交流电的最大值与有效值的相关知识,掌握最大值:E m =NBSω,最大值E m (U m ,I m )与线圈的形状,以及转动轴处于线圈平面内哪个位置无关.在考虑电容器的耐压值时,则应根据交流电的最大值;有效值:交流电的有效值是根据电流的热效应来规定的.即在同一时间内,跟某一交流电能使同一电阻产生相等热量的直流电的数值,叫做该交流电的有效值.

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