Question

如圖，為小型旋轉(zhuǎn)電樞式發(fā)電機(jī)原理圖，其矩形線圈在勻強(qiáng)磁場中繞垂直于磁場方向的固定軸OO′勻速轉(zhuǎn)動，線圈的匝數(shù)n=100、電阻r=10Ω，線圈的兩端經(jīng)集流環(huán)與電阻R連接，電阻R=90Ω，與R并聯(lián)的交流電壓表為理想電表． 在t=0時(shí)刻，線圈平面與磁場方向平行，穿過每匝線圈的磁通量Φ隨時(shí)間t按圖（乙）所示正弦規(guī)律變化． 求：

（1）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中感應(yīng)電動勢；
（2）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中流過電阻R的電量；
（3）電路中交流電壓表的示數(shù)．
（4）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)一周過程外力對線圈所做的功．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據(jù)E=n即可求解；
（2）根據(jù)閉合電路歐姆定律求出電流，根據(jù)q=It即可求解；
（3）電路中交流電壓表測量的是路端電壓，根據(jù)閉合電路歐姆定律即可求解；
（4）外力對線圈所做的功等于產(chǎn)生的總熱量．
解答：解：（1）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中感應(yīng)電動勢E=n=127.4V
（2）I==1.274A
q=It=1.274×0.0157C=0.02C
（3）由感應(yīng)電動勢規(guī)律，線圈中的電動勢的最大值為：E_m=n△?ω=n△Φ=200V
有效值E==100V
=90V
（4）外力對線圈所做的功等于產(chǎn)生的總熱量，
所以W=Q==12.56J
答：（1）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中感應(yīng)電動勢為127.4V；
（2）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)動四分之一周期過程中流過電阻R的電量為0.2C；
（3）電路中交流電壓表的示數(shù)為90V．
（4）從t=0時(shí)刻開始轉(zhuǎn)一周過程外力對線圈所做的功為12.56J．
點(diǎn)評：本題要注意求電荷量時(shí)，運(yùn)用交流電的平均值，求產(chǎn)生的熱能時(shí)，用交流電的有效值．