题目内容
【题目】如图甲所示,边长为L的正方形金属线框位于竖直平面内,线框的匝数为n,总电阻为r,可绕其竖直中心轴
转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D(集流环)焊接在一起,并通过电刷和定值电阻R相连.线框所在空间有方向水平向右的匀强磁场,磁感应强度B的大小随时间t的变化关系如图乙所示,其中
、
和
均为已知.在0~
的时间内,线框保持静止,且线框平面和磁场垂直;
时刻后线框在外力的驱动下开始绕其竖直中心轴
以角速度
匀速转动.
(1)求0~
时间内电阻R两端的电压大小.
(2)线框匀速转动后,在转动一周的过程中,求电流通过电阻R产生的热量.
(3)线框匀速转动后,从图甲所示位置转过90°的过程中,求通过电阻R的电荷量.
甲
乙
【答案】(1)
(2)
(3)![]()
【解析】
(1)0-t1时间内,线框中的感应电动势
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根据闭合电路的欧姆定律可知,通过电阻R的电流
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所以电阻R两端的电压
.
(2)线框匀速转动产生的感应电动势的最大值
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感应电动势的有效值![]()
通过电阻R的电流的有效值![]()
线框转动一周所需的时间![]()
此过程中,电阻R产生的热量
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(3)线框从图甲所示位置转过90°的过程中,
平均感应电动势![]()
平均感应电流![]()
通过电阻R的电荷量
.
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