题目内容

8.如图所示线圈面积为 0.05m2,共100匝,线圈总电阻为r=1Ω,外电阻R=9Ω,线圈处于 B=$\frac{2}{π}$(T)的匀强磁场中.当线圈绕OO′以转速n=300r/min 匀速转动时,从线圈处于图示位置开始计时,求:
(1)写出电动势的瞬时表达式.
(2)线圈转过60°时两交流电表的示数U和I.
(3)线圈转过$\frac{1}{15}$s的过程中,通过电阻的电荷量q.
(4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量Q.

分析 (1)从线圈处于中性面开始计时,电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt.感应电动势的最大值Em=nBSω,由题已知条件代入求出.
(2)交流电表测量有效值,由感应电动势的最大值,求出感应动势有效值,由欧姆定律求解两电表的读数.
(3)线圈转过15s的过程中,由q=n$\frac{△∅}{R+r}$求解通过电阻的电荷量.
(4)根据焦耳定律Q=I2Rt求解线圈匀速转一圈产生的总热量,I为电流的有效值

解答 解:
(1)线圈的角速度ω=2πn=10πrad/s,感应电动势的最大值Em=nBSω=100V,则从线圈处于中性面开始计时,电动势的瞬时值表达式为e=Emsinωt=100sin10πtV  
(2)电路中电流的有效值I=$\frac{E}{R+r}$,E=$\frac{\sqrt{2}}{2}$Em,代入解得I=5$\sqrt{2}$A,即电流表读数为5$\sqrt{2}$A.
   电压表读数为U=IR=45$\sqrt{2}$V         
(3)线圈转过的角度为$θ=ωt=\frac{2}{3}π$,在的过程中,通过电阻的电荷量q=$\frac{n(BS+0.5BS)}{R+r}=\frac{3}{2π}C$   
(4)线圈匀速转一圈产生的总热量Q=I2RT=I2R$\frac{2π}{ω}$=100 J.         
答:(1)写出电动势的瞬时表达式为e=100sin10πtV  
(2)线圈转过60°时两交流电表的示数U和I分别为$5\sqrt{2}A$和45$\sqrt{2}$V.
(3)线圈转过$\frac{1}{15}$s的过程中,通过电阻的电荷量q为$\frac{3}{2π}C$.
(4)线圈匀速转一圈回路产生的总热量Q为100J

点评 本题是交变电流规律的基本应用,注意交流电表测量的是交流电的有效值.常规题.

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