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如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为 10cm和...

如图所示为交流发电机示意图,匝数为n=100匝的矩形线圈,边长分别为 10cm和20cm,内阻为 5Ω,在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50manfen5.com 满分网rad/s的角速度匀速转动,转动开始时线圈平面与磁场方向平行,线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接.求电键S合上后,
(1)电压表和电流表示数;
(2)如保持转子匀速转动,外力每分钟需要对转子所做的功;
(3)从计时开始,线圈转过π/3的过程中,通过外电阻R的电量.

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(1)线圈中产生的感应电动势的最大值表达式为Em=NBSω.电流表测量电流的有效值.根据有效值与最大值的关系求出电动势的有效值,根据闭合电路欧姆定律求出电流和路端电压; (2)根据功能关系可知,外力对转子所做的功等于电路产生的热量即可求解; (3)根据q=It即可求解,其中I指平均电流. 【解析】 (1)感应电动势最大值 Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×50V=50 V       感应电动势有效值E==50 V             电键S合上后,由闭合电路欧姆定律 I= A=2.0 A, U=IR=2×20 V=40 V. 即电流表示数为 2 A,电压表示数为 40 V. (2)根据功能关系得:W=Q=I2(R+r)t=22×(20+5)×60J=6.0×103J          (3)根据q=It得: q==nBS sin        代入数据,解得 q=2×10-2C                        答:(1)电压表的示数为40V,电流表示数为2A; (2)外力每分钟需要对转子所做的功为6.0×103J; (3)从计时开始,线圈转过π/3的过程中,通过外电阻R的电量为2×10-2C.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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