题目内容
【题目】如图所示为一交流发电机的原理示意图,其中矩形线圈abcd的边长ab=cd=50cm,bc=ad=20cm,匝数n=100,线圈的总电阻r=0.20Ω,线圈在磁感强度B=0.050T的匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴OOˊ匀速转动,角速度ω=100π rad/s。线圈两端通过电刷E、F与阻值R=4.8Ω的定值电阻连接。计算时π取3。
(1)从线圈经过中性面开始计时,写出线圈中感应电动势随时间变化的函数表达式;
(2)求此发电机在上述工作状态下的输出功率;
(3)求从线圈经过中性面开始计时,经过周期时间通过电阻R的电荷量。
【答案】(1)e=150sin300t(2)2160W(3)0.1C
【解析】试题分析:(1)线圈产生感应电动势的最大值Em=nBωab×bc(1分)
解得:Em= 150V(1分)
感应电动势随时间变化的表达式 e=Emsinωt=150sin300t(V)(或150sin100πt)(1分)
(2)线圈中感应电动势的有效值V(或106V)(1分)
电流的有效值A
交流发电机的输出功率即为电阻R的热功率P=I2R=2.16×103W(2分)
(3)根据法拉第电磁感应定律有:(1分)
根据欧姆定律:(1分)
解得:(1分)
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