题目内容
如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中,已知线圈面积为0.01m2,匝数n=100匝,线圈电阻r=2Ω,外电阻R=8Ω,电流表和电压表对电路的影响忽略不计.线圈在磁感强度B=
T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OO’匀速转动,角速度ω=10πrad/s.求
(1)交流电压表的读数为多少?
(2)发电机的输出功率和发电总功率为多少?
(3)从图示位置起(线圈平面平行于磁场方向),转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热.
2 | π |
(1)交流电压表的读数为多少?
(2)发电机的输出功率和发电总功率为多少?
(3)从图示位置起(线圈平面平行于磁场方向),转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热.
分析:(1)交流电压表测量电阻R电压的有效值.先由公式Em=nBSω,求出感应电动势的最大值,由E=
Em和欧姆定律求解电压的有效值.
(2)发电机的输出功率,即为电阻R的功率,用有效值求解,根据公式P出=
求解.发电机总功率P总=
.
(3)根据焦耳定律Q=I2rt求解热量.
| ||
2 |
(2)发电机的输出功率,即为电阻R的功率,用有效值求解,根据公式P出=
U2 |
R |
E2 |
R+r |
(3)根据焦耳定律Q=I2rt求解热量.
解答:解:(1)感应电动势的最大值Em=nBSω,有效值E=
Em,交流电压表的读数U=
E
代入解得 U=8
V
(2)发电机的输出功率P出=
=16W,发电机总功率P总=
=20W
(3)电路中电流有效值I=
=
A
从图示位置起转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热Q=I2rt,t=
,代入解得Q=0.2J.
答:(1)交流电压表的读数为8
V;
(2)发电机的输出功率是16W,发电机总功率是20W;
(3)从图示位置起转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热0.2J.
| ||
2 |
R |
R+r |
代入解得 U=8
2 |
(2)发电机的输出功率P出=
U2 |
R |
E2 |
R+r |
(3)电路中电流有效值I=
E |
R+r |
2 |
从图示位置起转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热Q=I2rt,t=
| ||
ω |
答:(1)交流电压表的读数为8
2 |
(2)发电机的输出功率是16W,发电机总功率是20W;
(3)从图示位置起转过90°过程中,线圈上产生的焦耳热0.2J.
点评:对于交变电流,求解热量、电功和电功率用有效值,对于正弦式电流最大值是有效值的
倍.
2 |
练习册系列答案
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如图所示,交流发电机的矩形线圈边长为ab=cd=0.4m,ac=bd=0.2m,线圈匝数为50匝,线圈电阻r=1Ω,线圈在磁感应强度B=0.2T的均强磁场中绕垂直磁场的转轴以
转/秒的转速匀速转动,外接电阻R=9Ω,则( )
100 |
π |
A、垂直纸面向里看,图中时刻线圈中感应电流方向为逆时针 | ||
B、感应电流的周期为
| ||
C、图中电压表读数为144V | ||
D、电阻R上消耗的电功率为2304W |