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图甲是交流发电机的模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd...

图甲是交流发电机的模型示意图.在磁感应强度为B的匀强磁场中,有一矩形线圈abcd可绕线圈平面内垂直于磁感线的轴OO转动,由线圈引起的导线aedf分别与两个跟线圈一起绕OO转动的金属圆环相连接,金属圆环又分别与两个固定的电刷保持滑动接触,这样矩形线圈在转动中就可以保持和外电路电阻R形成闭合电路.图乙是线圈的主视图,导线abcd分别用它们的横截面来表示,已知ab长度为L1bc长度为L2,线圈以恒定角速度ω逆时针转动(只考虑单匝线圈).

(1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,试推导t时刻整个线圈中的感应电动势e1的表达式;

(2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时,如图丙所示,试写出t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式.

 

(1) (2) 【解析】 (1)线圈平面处于中性面位置时开始计时,设时间t内线圈转过的角度为θ,有θ=ωt, 在矩形线圈abcd转动过程中,只有ab和cd在切割磁感线,在t时刻,设矩形线圈的ab和cd的速度为v,有:,与磁感线的夹角为θ, 在t时刻,矩形线圈的ab和cd因切割磁感线产生的感应电动势均为E0=BL1vsinθ, 则整个矩形线圈产生的感应电动势为e1=2E0, 解得e1=BL1L2ωsinωt. (2)线圈平面处于与中性面成φ0夹角位置时开始计时, 与(1)同理,t时刻整个线圈中的感应电动势e2的表达式为e2=BL1L2ωsin(ωt+φ0).
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考点分析:
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图甲是小型交流发电机的示意图,两磁极NS间的磁场可视为水平方向的匀强磁场,A为交流电流表线圈绕垂直于磁场方向的水平轴沿逆时针方向匀速转动,从图示位置开始计时,产生的交变电流随时间变化的图像如图乙所示,以下判断正确的是(  )

.  .

A.通过电阻R的电流的最大值为 B.线圈转动的角速度为

C.时线圈平面与磁场方向平行 D.时电阻R中电流的方向自右向左

 

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如图a所示,一矩形线圈abcd放置在匀强磁场中,并绕过abcd中点的轴OO以角速度逆时针匀速转动.若以线圈平面与磁场夹角时(如图b)为计时起点,并规定当电流自a流向b时电流方向为正.则下列四幅图中正确的是

A. B.

C. D.

 

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在匀强磁场中,一矩形金属线圈绕与磁感线垂直的转轴匀速转动,如图甲所示,产生的交变电动势的图像如图乙所示。已知矩形线圈的匝数,以角速度轴匀速转动,则(  )

.  .

A.时线圈中磁通量的变化率为零 B.时线圈平面与中性面重合

C.穿过线圈的最大磁通量为 D.内交变电流方向改变100

 

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一矩形线圈绕垂直于匀强磁场并位于线圈平面内的固定轴匀速转动,线圈中的感应电动势e随时间t变化的规律如图所示,则下列说法正确的是(  )

A.图中曲线是从线圈平面与磁场图方向平行时开始计时的

B.时刻穿过线圈的磁通量为零

C.时刻穿过线圈的磁通量的变化率为零

D.感应电动势e的方向变化时,穿过线圈的磁通量最大

 

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如图所示,匀强磁场的磁感应强度,所用矩形线圈的匝数匝,边长,以角速度绕对称轴匀速转动,当线圈平面通过中性面时开始计时,试求:

(1)线圈中感应电动势的表达式;

(2)过程中的平均电动势。

 

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