Question

（2006?廣州二模）如圖所示，N=50匝的矩形線圈 abcd，邊長(zhǎng)ab=20cm，ad=25cm，放在磁感強(qiáng)度B=0.4T 的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO'軸以 n=3000r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，線圈電阻r=1Ω，外電路電阻R=9Ω，t=0 時(shí)，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里．
（1）在圖中標(biāo)出 t=0 時(shí)感應(yīng)電流的方向．
（2）寫出線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式．
（3）線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多大？
（4）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R 的電量是多大？

Answer 1

分析：（1）根據(jù)右手定則得出感應(yīng)電流的方向
（2）根據(jù)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式e=nBωScosωt即可求解；
（3）先求電動(dòng)勢(shì)有效值，根據(jù)閉合電路歐姆定律求得電流，1min內(nèi)R上消耗的電能為W=I²Rt；外力對(duì)線圈做功的功率等于總電阻產(chǎn)生熱量的功率；
（4）線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過30⁰的過程中，△φ=BSsin30°，通過R的電量為   Q=

N△φ

R+r

．

解答：解：（1）根據(jù)右手定則得出感應(yīng)電流的方向是adcb，如圖：

（2）n=3000r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，所以線圈的角速度ω=100π rad/s
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為：E_m=nBSω=314V
所以感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式為e=nBωScosωt=314cos100πt（V）
（3）電動(dòng)勢(shì)有效值為E=

Em

2

電流I=

E

R+r

線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功等于電功的大小，即W=I²（R+r）T=98.6J
（4）線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，△Φ=BSsin90° 
通過R的電量為   Q=

N△Φ

R+r

=0.1C  
答：（1）如圖．
（2）線圈感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)表達(dá)式e=314cos100πt（V）．
（3）線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功98.6J
（4）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R 的電量是0.1C

點(diǎn)評(píng)：線框在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，產(chǎn)生正弦式交變電流．而對(duì)于電表讀數(shù)、求產(chǎn)生的熱量均由交變電的有效值來確定，而涉及到耐壓值時(shí)，則由最大值來確定．而通過某一電量時(shí)，則用平均值來求．