题目内容
一个矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的轴匀速转动时,线圈内便产生按正弦规律变化的电流,这就是交流发电机原理.如图3-2-20所示.请思考下列问题:
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241207292462275.jpg)
图3-2-20
(1)实际的发电机,为了运转平稳,轴OO′通常位于ad、bc边的中点连线上.若将轴OO′向左或向右平移任意距离(小于或等于ad/2),线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?
(2)若将线圈abcd换成等面积的圆形线圈,使其绕位于直径的轴匀速转动,线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?
(3)线圈中感应电动势E与时间t的关系表达式的形式是正弦型还是余弦型和什么条件有关?
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241207292462275.jpg)
图3-2-20
(1)实际的发电机,为了运转平稳,轴OO′通常位于ad、bc边的中点连线上.若将轴OO′向左或向右平移任意距离(小于或等于ad/2),线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?
(2)若将线圈abcd换成等面积的圆形线圈,使其绕位于直径的轴匀速转动,线圈中是否仍产生规律相同的正弦式电流,为什么?
(3)线圈中感应电动势E与时间t的关系表达式的形式是正弦型还是余弦型和什么条件有关?
(1)线圈中仍产生规律相同的正弦式电流 (2)线圈中仍产生规律相同的正弦式电流 (3)e=
cosωt
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824120729261418.png)
(1)如下图设轴OO′向左平移,设离a端距离为x,逆时针转动,从中性面开始计时,经时间t,线圈中的电动势e=B(ab)xωsinωt+B(cd)(ad-x)ωsinωt=B(ab)(ad)ωsinωt=BSωsinωt.由此可见,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流,与轴的位置无关.
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241207293082393.jpg)
(2)由(1)可知,线圈中的电动势E=BSωsinωt,与线圈的面积相关,与形状无关.因此,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流.
(3)由(1)的推导过程可知,若从中性面开始计时,表达式为正弦型即E=
sinωt;若从线圈平面与磁场方向平行的位置开始计时,表达式为余弦型即?E=
cosωt.
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/201408241207293082393.jpg)
(2)由(1)可知,线圈中的电动势E=BSωsinωt,与线圈的面积相关,与形状无关.因此,线圈中仍产生规律相同的正弦式电流.
(3)由(1)的推导过程可知,若从中性面开始计时,表达式为正弦型即E=
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824120729261418.png)
![](http://thumb.1010pic.com/pic2/upload/papers/20140824/20140824120729261418.png)
![](http://thumb2018.1010pic.com/images/loading.gif)
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