题目内容
3.(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;
(2)若线圈电阻为r,求从中性面开始的$\frac{T}{4}$内通过电阻的电量q的大小;(其它电阻均不计)
(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热Q.(其它电阻均不计)
分析 (1)矩形线圈abcd转动过程中,只有ab和cd切割磁感线,先求出转动线速度,根据E=BLv,求出导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势,从而写出瞬时表达式;
(2)根据E=$\frac{△∅}{△t}$求得平均感应电动势,有q=$\frac{E}{R+r}$•△t求得从中性面开始的$\frac{T}{4}$内通过电阻的电量q的大小;
(3)先求出平均电动势,根据欧姆定律求出平均电流,根据Q=I2RT即可求解.
解答 解:(1)矩形线圈abcd转动过程中,只有ab和cd切割磁感线,设ab和cd的转动速度为v,则v=ω•$\frac{{L}_{2}}{2}$
在t时刻,导线ab和cd因切割磁感线而产生的感应电动势均为E1=BL1vy
由图可知vy=vsinωt
则整个线圈的感应电动势为e1=2E1=BL1L2ωsinωt![]()
(2)在从中性面开始的四分之一的周期内,由$q=\overline{I}△t$
$\overline{I}=\frac{\overline{E}}{R+r}$,
$\overline{E}=\frac{△∅}{△t}$,
△∅=∅2-∅1=0-BL1L2
解得:$q=-\frac{B{L}_{1}{L}_{2}}{R+r}$,所以电荷量的大小为$\frac{B{L}_{1}{L}_{2}}{R+r}$
(3)由闭合电路欧姆定律可知
I=$\frac{E}{R+r}$
E=$\frac{{E}_{m}}{\sqrt{2}}=\frac{B{L}_{1}{L}_{2}ω}{\sqrt{2}}$
则线圈转动一周在R上产生的焦耳热为
QR=I2RT
其中T=$\frac{2π}{ω}$
于是$Q=πRω(\frac{B{L}_{1}{L}_{2}}{R+r})^{2}$
答:(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式为e1=2E1=BL1L2ωsinωt;
(2)若线圈电阻为r,求从中性面开始的$\frac{T}{4}$内通过电阻的电量q的大小为$\frac{B{L}_{1}{L}_{2}}{R+r}$;
(3)若线圈电阻为r,求线圈每转动一周电阻R上产生的焦耳热Q为$πRω(\frac{B{L}_{1}{L}_{2}}{R+r})^{2}$
点评 当线圈与磁场相平行时,即线圈边框正好垂直切割磁感线,此时产生的感应电动势最大.求电荷量时,运用交流电的平均值,求产生的热能时,用交流电的有效值.
| A. | 圆环具有缩小的趋势 | |
| B. | 圆环中产生顺时针方向的感应电流 | |
| C. | 圆环中感应电流的大小为$\frac{krS}{2ρ}$ | |
| D. | 图中a、b两点之间的电势差UAB=|$\frac{1}{4}$kπr2| |
| A. | 3:2 | B. | 2:3 | C. | 1:2 | D. | 2:1 |
| A. | 理想气体是对实际气体的抽象化模型 | |
| B. | 压强极大的气体也遵从气体实验定律 | |
| C. | 温度极低的气体也是理想气体 | |
| D. | 理想气体实际存在 |
| A. | 上升过程中重力的冲量比下落过程中重力的冲量小 | |
| B. | 上升过程中重力的冲量比下落过程中重力的冲量大 | |
| C. | 在抛出至回到抛出点的过程中,物体动量变化的方向向下 | |
| D. | 在抛出至回到抛出点的过程中,物体动量变化为0 |