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边长为L的正方形线框abcd在磁感应强度为B的匀强磁场中绕轴OO′匀速转动.初始时刻线框平面与磁场垂直,如图所示.经过t时间,线框转过120°.求:
(1)线框转动周期和线框转过120°时感应电动势的瞬时值;
(2)线框内感应电动势在t时间内的平均值;
(3)若线框电阻为r,小灯泡电阻为R,计算小灯泡的电功率.
(1)整个过程中只有CD边切割磁感线,经过时间t,线框转过1200角,说明周期T=3t,
电动势瞬时值 E2=NB
3t
L2sin120°
解得E2=
3
πBL2
3t

(2)设初始位置穿过线框平面的磁通量为正值,则转过1200度角时穿过线框平面的磁通量为负值,根据法拉第电磁感应定律
电动势的平均值为 E1=N
BL2+BL2cos120°
t
=
3BL2
2t

(3)电动势的最大值:Em=NBSω=
2πBL2
3t

回路中的电流有效值为:I=
Em
2
R+r

小灯泡的电功率:P=I2R=
2π2B2L4R
9(R+r)2t2

答:(1)线框转动周期和线框转过120°时感应电动势的瞬时值
3
πBL2
3t

(2)线框内感应电动势在t时间内的平均值
3BL2
2t

(3)若线框电阻为r,小灯泡电阻为R,计算小灯泡的电功率
2π2B2L4R
9(R+r)2t2
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1
2
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π

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1
π
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π
3
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