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高频焊接是一种常用的焊接方法,图1是焊接的原理示意图.将半径为r=10cm的待焊...

高频焊接是一种常用的焊接方法,图1是焊接的原理示意图.将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以高频变化电流,线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示,t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外.工件非焊接部分单位长度上的电阻R=1.0×10-3Ω⋅m-1,焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍,焊接的缝宽非常小,不计温度变化对电阻的影响.
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(1)求环形金属工件中感应电流的大小,在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象(以逆时针方向电流为正);manfen5.com 满分网=2.449
(2)求环形金属工件中感应电流的有效值;
(3)求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热.
(1)根据法拉第电磁感应定律为E=求出感应电动势,由欧姆定律求出感应电流.画出电流图象. (2)根据电流的热效应,求出此电流在一个周期通过阻值为R的电阻产生的热量,与直流相比较,求出有效值. (3)焊接处电阻R'=9×2πrR=5.65×10-3Ω,根据焦耳定律求出热量. 【解析】 (1)环形金属工件电阻为R=2πrR+9×2πrR=20πrR=6.28×10-3Ω 在0-T时间内的感应电动势为E==6.28V 电流为I==1.0×103A 由楞次定律得到电流方向逆时针 I-t关系图象如图所示. (2)设环形金属工件中电流的有效值为I效,在一个周期内 I效2RT= 解得:I效=A=816A (3)在t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为 而R'=9×2πrR=5.65×10-3Ω 解得:Q=I2R't=1.13×103J 答:(1)环形金属工件中感应电流的大小为1.0×103A,中画出感应电流随时间变化的i-t图象如图4所示. (2)环形金属工件中感应电流的有效值为816A; (3)t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为1.13×103J.
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考点分析:
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A.整个过程回路中产生的焦耳热Q=12J
B.整个过程棒ab产生的焦耳热Q=4J
C.在t时间内通过ab棒的电量q=4C
D.在t时间内通过cd棒的电量q=8C
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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