Question

如图所示1－1（a）是某人设计的一种振动发电装置，它的结构是一个半径为r＝0.1 m的有20匝的线圈套在辐向形永久磁铁槽中，磁场的磁感线均沿半径方向均匀分布［其右视图如图（b）］．在线圈所在位置磁感应强度B的大小均为0.2 T．线圈的电阻为2Ω，它的引出线接有8Ω的电珠L，外力推动线圈的P端，作往复运动，便有电流通过电珠．当线圈向右的位移随时间变化的规律如图1－2所示时(x取向右为正)：

　　　　

图1－1　　　　　　　　　　　　　　　　　　图1－2

⑴试画出感应电流随时间变化的图象［在图（b）中取逆时针电流为正］．

⑵求每一次推动线圈运动过程中的作用力．

⑶求该发电机的功率。（摩擦等损耗不计）

Answer 1

解：⑴由(c)图知，线圈往返每次运动都是匀速直线运动

  V=                                            （3分）

 因磁场均匀辐向，可见线圈每次运动切割磁感线产生感应电动势恒定：

                           (6分)

  ∴I=                                               (3分)

发电机输出功率就等于电珠的电功率：

  P_出=I²R₂=0.32W                                                    (2分)

⑵因匀速：F_推=F_安=nBIL=2πnrBI=0.5(N)                              (5分)