如图所示,正方形线圈abcd绕对称轴OO′在匀强磁场中匀速转动,转速n=2r/s.若已知ab=bc=20cm,匝数N=20匝,磁感应强度B=0.2T.求:
(1) 从图示位置转90°的过程中的平均电动势;
(2) 设线圈是闭合的,总电阻R=10Ω,线圈转动过程中受到的最大电磁力矩及位置.
解析:(1)从图示位置转90°的过程中,穿过线圈的磁通量的变化量为ΔΦ=BS,历时Δt=.由法拉第电磁感应定律得平均电动势为=N=N=4NBSf=4×20×0.2×0.2×0.2×2V=1.28V (2)线圈转动时产生感应电动势,激起感应电流,使线圈受到一个与外力矩方向相反的磁力矩.如图所示,ab边和cd边受到安培力且产生力矩,其大小为 M=NBi·cosθ 由于线圈面积S=·,所以上式也可写作 M=NBiScosθ 显见最大磁力矩对应于感应电动势有最大值时的位置,其值为 Mm=NBImS=NBS 式中Em=NBSω=2πNBSn=2.01V,所以 Mm=20×0.2××0.2×0.2N·m=0.032N·m |
点评:感应电流在磁场中也受到安培力,该安培力对转轴产生力矩,其大小为M=NBiScosθ(N为匝数,S为线圈面积,θ为线圈平面与磁感线之间的夹角).当θ=0°时,cosθ=1,磁力矩M最大,此时线圈平面与磁感线平行,感应电动势、感应电流均最大,故感应电流的最大磁力矩在感应电动势有最大值的位置,最大力矩Mm=NBImS.注意最大磁力矩与最大电动势计算式的不同,最大电动势Em=NBωS. |
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
50 | π |
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
查看答案和解析>>
科目:高中物理 来源: 题型:
A.线圈中感应电流的方向为abcda
B.线圈中的感应电流为
C.穿过线圈的磁通量为0
D.穿过线圈磁通量的变化率为0
查看答案和解析>>
湖北省互联网违法和不良信息举报平台 | 网上有害信息举报专区 | 电信诈骗举报专区 | 涉历史虚无主义有害信息举报专区 | 涉企侵权举报专区
违法和不良信息举报电话:027-86699610 举报邮箱:58377363@163.com