题目内容
【题目】如图所示,交流发电机的矩形线圈abcd中,ab=cd=50 cm、bc=ad=30 cm、匝数n=100匝、线圈电阻r=0.2 Ω,外电阻R=4.8 Ω.线圈在磁感应强度B=0.05 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=100π rad/s.
(1)求产生感应电动势的最大值.
(2)若从图示位置开始计时,写出感应电流随时间变化的函数表达式.
(3)交流电压表和交流电流表的示数各为多少?
(4)此发电机的功率为多少?
(5)从图示位置起,转过90°过程中,通过线圈横截面的电荷量为多少?
【答案】(1) 75πV(或235.5V);(2)47.1sin(100πt+)A;(3)33.3A;159.8V;(4)159.8V;(5)159.8V
【解析】
(1)根据,
代入数据可得:Em= 75πV(或235.5V);
(2)由闭合电路欧姆定律可知,电流的最大值;
图示位置时电流最大,故感应电流随时间变化的函数表达式为:
(或
);
(3)交流电流表和交流电压表的示数分别为:I=,U=IR
代入数据得:I=33.3A,U=159.8V
(4)发电机的功率:P=EI
代入数据得:P=5545.2W
(5)平均电动势为:150V;
所求电量为:=
△t=
代入数据可得:q=0.15C

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