题目内容

8.如图所示,理想变压器的原线圈与一矩形导轨相连,导轨间距l=10cm,导轨间有磁感应强度B=50$\sqrt{2}$T/s的匀强磁场,一金属杆紧贴导轨垂直放置.已知闭合铁芯上的三个线圈匝数n1=100匝,n2=50匝,n3=10匝,灯泡电阻RL1=10Ω,RL2=2Ω.现金属杆在外力的作用下以随时间变化规律为v=4cos100πt m/s的速度沿导轨做切割磁感线运动.请求出图中电压表和电流表的读数.

分析 导体棒的速度随着时间按照正弦规律变化,根据公式E=BLv,切割电动势是正弦式交变电流;根据变压器的电压比为:原副线圈电压与匝数成正比求出电压表的示数,由输入功率等于输出功率求电流表示数.

解答 解:由题可知,导体棒切割磁感线产生的是余弦式交流电
$e=Blv=20\sqrt{2}cos100πt(V)$
${E}_{m}^{\;}=20\sqrt{2}V$
${U}_{1}^{\;}=20V$
由$\frac{{U}_{1}^{\;}}{{U}_{2}^{\;}}=\frac{{n}_{1}^{\;}}{{n}_{2}^{\;}}$得:
电压表的示数是:${U}_{2}^{\;}=10V$
${I}_{2}^{\;}=\frac{{U}_{2}^{\;}}{{R}_{L1}^{\;}}=\frac{10}{10}A=1Ω$
由$\frac{{U}_{1}^{\;}}{{U}_{3}^{\;}}=\frac{{n}_{1}^{\;}}{{n}_{3}^{\;}}$得:${U}_{3}^{\;}=2V$
${I}_{3}^{\;}=\frac{{U}_{3}^{\;}}{{R}_{L2}^{\;}}=1A$
又因为${n}_{1}^{\;}{I}_{1}^{\;}={n}_{2}^{\;}{I}_{2}^{\;}+{n}_{3}^{\;}{I}_{3}^{\;}$
电流表的示数为
${I}_{1}^{\;}=0.6A$
答:图中电压表读数为10V,电流表的读数为0.6A

点评 本题考查了多个副线圈的情况,此时电压与匝数成正比,但电流与匝数不成反比,应该用功率相等.

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