Question

2．以同樣材料和規(guī)格的導(dǎo)線繞成圓形線圈L₁和正方形線圈L₂．兩線圈的匝數(shù)相同，正方形線圈為圓形線圈的內(nèi)接正方形．將兩個線圈垂直于磁感線方向放置在勻強(qiáng)磁場中，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間變化，兩個線圈中的感應(yīng)電流之比I₁：I₂=$\sqrt{2}：1$．

Answer 1

分析 根據(jù)電阻定律求解電阻，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律求解感應(yīng)電動勢，根據(jù)歐姆定律，結(jié)合兩線圈的半徑與邊長之比，從而確定感應(yīng)電流之比，進(jìn)而即可求解．

解答 解：設(shè)圓形線圈的半徑為r，匝數(shù)為N，繞制線圈的導(dǎo)線單位長度的電阻為R，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化率為k，則圓線圈的電阻和產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流分別為：
R₁=N•2πrR   …①
E₁=N•kπr²   …②
I₁=$\frac{{E}_{1}^{\;}}{{R}_{1}^{\;}}$…③
設(shè)正方形邊長為a；
因為正方形是圓的內(nèi)接正方形$a=\sqrt{2}r$
則正方形線圈的電阻和產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢、感應(yīng)電流分別為：
R₂=N•4aR    …④
E₂=N•ka²   …⑤
I₂=$\frac{{E}_{2}^{\;}}{{R}_{2}^{\;}}$…⑥
$\frac{{I}_{1}^{\;}}{{I}_{2}^{\;}}=\frac{{E}_{1}^{\;}}{{E}_{2}^{\;}}•\frac{{R}_{2}^{\;}}{{R}_{1}^{\;}}=\frac{π{r}_{\;}^{2}}{{a}_{\;}^{2}}\frac{4a}{2πr}=\frac{2r}{a}$=$\frac{2r}{\sqrt{2}r}=\frac{\sqrt{2}}{1}$
故答案為：$\sqrt{2}：1$

點(diǎn)評 本題關(guān)鍵是結(jié)合電阻定律、歐姆定律、法拉第電磁感應(yīng)定律列式求解，要注意圓形線圈的半徑和正方形線圈的邊長之間的幾何關(guān)系，要善于應(yīng)用比例法解題．