题目内容

如图所示,发光竹蜻蜓是一种常见的儿童玩具,它在飞起时能够发光.某同学对竹蜻蜓的电路进行如下简化:如图乙所示,半径为L的金属圆环绕垂直于圆环平面、通过圆心O的金属轴O1O2以角速度ω匀速转动,圆环上接有电阻均为r的三根导电辐条OP、OQ、OR,辐条互成120°角.在圆环内,圆心角为120°的扇形区域内存在垂直圆环平面向下的磁感应强度大小为B的匀强磁场,在转轴O1O2与圆环的边缘之间通过电刷M、N与一个LED灯(可看成二极管,发光时,电阻为r)连接.圆环及其他电阻不计,从辐条OP进入磁场开始计时.

(1)顺着磁感线方向看,圆盘绕O1O2轴沿什么方向旋转,才能使LED灯发光?

(2)在辐条OP转过60°的过程中,求通过LED灯的电流;

(3)求圆环每旋转一周,LED灯消耗的电能.

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