题目内容

(16分)如图所示,矩形线框abcd放在磁感应强度为B的匀强磁场中,其匝数为N,面积为S,总电阻为R,t=0时刻开始绕轴以角速度匀速转动,如图a、b、c,求:

(1)三种情景中能产生交变电流的是哪些?写出相应的电动势的瞬时值表达式;

(2)转动时,线圈中产生的热量及流过导线某一横截面的电荷量;

(3)能产生交流电时的电流的有效值是多少?热功率是多少?电功率呢?

解析

(1)当按(a)情景转动时,穿过线框的碰通量始终为零,无变化,故无交变电流产生。(b)、(c)情景可产生交变电流,且时刻,感应电动势都取最大值,故电动势的瞬时值表达式为

(2)对(b)、(c)情景而言,转动时,电动势由最大值变为零,仍可用交流电的有效值计算热量。

电动势的有效值 

转动时间为

线圈产生的热量 

t时间内的平均电动势

电流的平均值

故流过导线某一横截面的电荷量:

(3)电流的有效值

热功率、电功率为

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