Question

【題目】如圖為一個(gè)小型旋轉(zhuǎn)電樞式交流發(fā)電機(jī)的原理圖，圖示位置矩形線圈平行于磁感線，其矩形線圈的長度ab=0.25m，寬度bc=0.20m，共有m=100匝，總電阻r=5.0Ω，如圖所示，可繞與磁場(chǎng)方向垂直的對(duì)稱軸OO′逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。線圈處于磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.4T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，與線圈兩端相連的金屬滑環(huán)上接一個(gè)“3.0V，1.8W“的燈泡，當(dāng)線圈以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小燈泡恰好正常發(fā)光，求：

（1）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω；

（2）從圖示位置計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式及此時(shí)cd邊電流方向；

（3）線圈從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過燈泡的電量和線圈產(chǎn)生的電能。

Answer 1

【答案】（1）rad/s（2），方向?yàn)閺?/span>d到c；（3）0.2C；1.33J

【解析】

（1）小燈泡的額定電流為：

小燈泡的額定電阻為：

可得電動(dòng)勢(shì)有效值為：E=I（R+r）=0.6×（5+5）=6V

最大值為：Em=6V

又：Em=mBSω=mabbcBω

可得：ω=rad/s

（2）從圖示位置計(jì)時(shí)電動(dòng)勢(shì)瞬時(shí)值表達(dá)式：

由右手定則可知感應(yīng)電流的方向?yàn)閺?/span>d到c；

（3）流過燈泡的電量為：

由因?yàn)椋?/span>Em=mBSω

所以有：

由焦耳定律可得：

由能量守恒可得線圈產(chǎn)生的電能：W=Q總 所以線圈產(chǎn)生的電能：W=1.33J；