题目内容
如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图,转轴的一端装有一对随轴转动的磁极,另一端装有摩擦小轮.电枢线圈绕在固定的U形铁芯上,自行车车轮转动时,通过摩擦小轮带电磁极转动,使线圈中产生正弦交变电流,给车头灯供电.
已知自行车车轮半径r=35 cm,摩擦小轮半径r0=1.00 cm.线圈有n=800匝,线圈框横截面积S=20 cm2,总电阻R1=40 Ω.旋转磁极的磁感应强度B=0.010 T,车头灯电阻R2=10 Ω.当车轮转动的角速度ω=8 rad/s时,求:
(1)发电机磁极转动的角速度;
(
2)车头灯中电流的有效值.
【答案】
(1)280 rad/s (2)64 mA
【解析】(1)磁极与摩擦小轮转动的角速度相等,由于自行车车轮与摩擦小轮之间无相对滑动,故有
ω0r0=ωr
ω0=
rad/s=280 rad/s.
(2)摩擦小轮带动磁极转动,线圈产生的感应电动势的最大值为Em=nBω0S=800×0.010×280×20×10-4 V=4.48 V
感应电动势的有效值E=
V=3.2 V
通过灯泡的电流有效值
I=
A=64 mA.
练习册系列答案
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如图所示是一种自行车上照明用的车头灯发电机的结构示意图，转动轴的一端装有一对随轴转动的磁极，另一端装有摩擦小轮．电枢线圈绕在固定的U形铁芯上，自行车车轮转动时，通过摩擦小轮带动磁极转动，使线圈中产生正弦交变电流，给车头灯供电．已知自行车车轮半径r=35cm，摩擦小轮半径r0=1.00cm，线圈有n=800匝，线圈横截面积S=20cm2，总电阻R1=40Ω．磁极在线圈处产生的磁场可视为匀强磁场，其磁感应强度大小为B=0.01T，车头灯电阻R2=10Ω．当车轮转动的角速度ω=8rad/s时，求：