题目内容

18.如图所示,匝数n为100,边长L=0.2m的正方形线圈,在磁感应强度B=2T的匀强磁场中,从中性面开始以ω=10πrad/s的角速度绕OO′轴匀速转动.若线圈自身电阻r=2Ω,负载电阻R=6Ω,设π2=10,求:
(1)线圈转动0.05s时电路中的电流强度;
(2)线圈转过60°的过程中通过R的电量;
(3)设发电机由柴油机带动,其他能量损失不计,线圈转一周,柴油机做多少功?

分析 (1)根据公式Em=nBsω求解感应电动势的最大值,再根据e=Emsinωt求解瞬时值表达式,然后将对应的时刻代入公式即可;
(2)根据电量综合表达式,结合电流的平均值,即可求解.
(3)根据电功的表达式求解;

解答 解:(1)最大值  Em=nBωL2=80π  V
${I_m}=\frac{E_m}{R+r}=10π$A
此时电流强度 i=Imsinωt=10πsin(10π×0.05)=10π A
(2)磁通量的变化△φ=B△S=BL2cos60°-0
通过R的电量q=$\overline{I}t=n\frac{△φ}{R+r}=\frac{nB{L}^{2}}{2(R+r)}=0.5$C
(3)线圈周期 $T=\frac{2π}{ω}=0.2s$
电流有效值 $I=\frac{I_m}{{\sqrt{2}}}=5\sqrt{2}π$A
柴油机做功 W=I2(R+r)T=800J
答:(1)线圈转动0.05s时电路中的电流强度是10π A;
(2)线圈转过60°的过程中通过R的电量是0.5C;
(3)线圈转一周,柴油机做800J的功.

点评 本题关键记住最大值公式Em=nBsω和瞬时值公式e=Emsinωt,然后结合闭合电路欧姆定律与焦耳定律列式求解,注意热量与电表示数使用交流电的有效值,而电量却是使用平均值.

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