题目内容


如图甲为小型旋转电枢式交流发电机的原理图,其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动,线圈的匝数n=100、电阻r=10Ω,线圈的两端经集流环与电阻R连接,电阻R=90Ω,与R并联的交流电压表为理想电表.在t=0时刻,线圈平面与磁场方向平行,穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化.求:

(1)交流发电机产生的电动势的最大值;

(2)电路中交流电压表的示数;

(3)线圈从图示位置开始转动90°的过程中通过电阻R的电量.


考点:  交流的峰值、有效值以及它们的关系;闭合电路的欧姆定律;电功、电功率;交流发电机及其产生正弦式电流的原理.

专题:  交流电专题.

分析:  (1)交流发电机产生电动势的最大值Em=nBSω,根据Φ﹣t图线得出周期T以及磁通量的最大值Φ=BS.从而求出感应电动势的最大值.

(2)交流电压表的示数为有效值,求出电动势的有效值,根据闭合电路欧姆定律求出电压表的示数.

(3)根据平均电动势求出平均电流,再由It即可求出电量.

解答:  解:(1)由图可知,每匝线圈磁通量的最大值为

线圈转动的周期为T=6.28×10﹣2s

发电机产生的电动势最大值为

(2)由闭合电路的欧姆定律,可得感应电流的最大值

感应电流的有效值为

电压表的读数是

(3)电动势的平均值为=

由闭合电路的欧姆定律,可得电流的平均值为

通过电阻的电量

答:(1)交流发电机产生的电动势的最大值为200V;

(2)电路中交流电压表的示数为90V;

(3)线圈从图示位置开始转动90°的过程中通过电阻R的电量为2.0×10﹣2C.

点评:  解决本题的关键知道正弦式交流电峰值的表达式Em=nBSω,以及知道峰值与有效值的关系,求解电表示数及功率时用有效值,求解电量时要用平均值.


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