题目内容
风力发电是目前可再生能源中技术比较成熟，具有规模化开发条件和商业发展前景的发电技术．小型独立风力发电系统一般不并网发电，只能独立使用，单台装机容量通常不超过10 KW．它的构成为：风力发电机＋充电器＋数字逆变器．风力发电机由机头、转体、尾翼、叶片组成．叶片用来接受风力并通过机头转为电能；尾翼使叶片始终对着来风的方向从而获得最大的风能；转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能；机头的转子是永磁体，定子是绕组切割磁感线产生电能．因风量不稳定，故小型风力发电机输出的是13－25 V变化的交流电，须经充电器整流再对蓄电池充电，使风力发电机的产生的电能变能化学能．最后经逆变处理后供给用户使用．某学习小组对一小型风力发电机进行测定风速实验：将一铜棒与风力发电系统的输出端构成回路(注：风力发电机与铜棒直接相连，连接导线末画出)如图所示．铜棒ab长为0.5 m，质量0.2 Kg，两端用轻铜线相连．整个装置处在竖直向上的匀强磁场中，磁感应强度B＝2 T．当有风速4 m/s吹向风叶，铜棒与竖直方向成37°角且偏向纸内的位置时，铜棒处于受力平衡状态．
(1)此时铜棒中通过的电流大小与方向．
(2)如风力发电机能把风能的30％转化为发电机的机械能，发电系统的效率为50％(其他能量损失一概不计)，已知此小型风力发电系统输出电压恒定为24 V，问当铜棒与竖直方向成53°角平衡时风速为多少m/s？(g取10 m/s2，ρ空气＝1.29 Kg/m3，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)
答案：
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