题目内容
如图13-35(甲)所示,一固定的矩形导体线圈水平放置,线圈的两端接一只小灯泡,在线圈所在空间内存在着与线圈平均数垂直的均匀分布的磁场.已知线圈的匝数n=100匝,电阻r=1.0 Ω,所围成矩形的面积S=0.040 m2,小灯泡的电阻R=9.0 Ω,磁感应强度随时间按如图13-35(乙)所示的规律变化,线圈中产生的感应电动势瞬时值的表达式为
,其中Bm为磁感应强度的最大值,T为磁场变化的周期.不计灯丝电阻随温度的变化,求:
![]()
(甲) (乙)
图13-35
(1)线圈中产生感应电动势的最大值;
(2)小灯泡消耗的电功率;
(3)在磁感应强度变化的0—
的时间内,通过小灯泡的电荷量.
(1)8.0 V (2)2.88 W (3)4.0×10-3 C
解析:
(1)因为线圈中产生的感应电流变化的周期与磁场变化的周期相同,所以由图象可知,线圈中产生交变电流的周期为T=3.14×10-2 s
所以线圈中感应电动势的最大值为Em=nBmSω=
=8.0 V.
(2)根据欧姆定律,电路中电流的最大值为Im=
=0.80 A
通过小灯泡电流的有效值为I=Im/
=0.40
A
小灯泡消耗的电功率为P=I2R=2.88 W.
(3)在磁感应强度变化的0—1/4周期内,线圈中感应电动势的平均值E=![]()
通过灯泡的平均电流![]()
通过灯泡的电荷量Q=
=4.0×10-3 C.
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