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    图18为一个小型交流发电机的原理图，其矩形线圈的面积为S，共有n匝，线圈总电阻为r，可绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO¢转动；线圈处于磁感应强度为B的匀强磁场中，线圈在转动时可以通过滑环K和电刷L保持与外电路电阻R的连接。在外力作用下线圈以恒定的角速度ω绕轴OO′匀速转动。（不计转动轴及滑环与电刷的摩擦）

    （1）推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式Em=nBSω；

    （2）求线圈匀速转动过程中电流表的示数；

    （3）求线圈速度转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。

     


    解：

       （1）设线圈ab边的边长l1，bc边的边长l2。当线圈平面与磁场方向平行时，线圈中的感应电动势最大。                                  （1分）

       设此时ab边的线速度为v，则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为E1=Bl1v

                cd边产生的感应电动势为E2=Bl1v

    n匝线圈产生的总感应电动势为Em=n(E1+E2)= 2nBl1v      （1分）

    由于

    有Em=                  （1分）

      （2）线圈中的感应电动势有效值为：            （1分）

          电路中电流的有效值 I==           （2分）

    即电流表的示数为                    

    （3）线圈转动的周期 T=，线圈转动N周的时间 t=NT=N×    （1分）

        依据焦耳定律，发电机线圈产生的焦耳热 Q=I2rt              （1分）

        解得 Q=                                    （1分）

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    （1）原线圈中的电流．
    （2）降压变压器的初级、次级线圈的匝数比．
    （3）若只使用18盏彩色小灯泡，通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何．（设小灯泡的电阻不随温度变化）

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    （1）推导发电机线圈产生感应电动势最大值的表达式Em=nBSω；

    （2）求线圈匀速转动过程中电流表的示数；

    （3）求线圈速度转动N周过程中发电机线圈电阻r产生的焦耳热。

     

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    （1）原线圈中的电流．
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    （3）若只使用18盏彩色小灯泡，通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何．（设小灯泡的电阻不随温度变化）
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    科目：高中物理 来源：2006年江苏省连云港市高考物理二模试卷（解析版） 题型：解答题

    如图所示，小型交流发电机的电动势为E=20V，内阻不计，它通过一个阻值R=6Ω的指示灯连接到一个理想降压变压器的输入端．在变压器的输出端并联着24盏规格都是“6V，0.25W”彩色小灯泡，每只灯泡都正常发光，导线电阻不计．求：
    （1）原线圈中的电流．
    （2）降压变压器的初级、次级线圈的匝数比．
    （3）若只使用18盏彩色小灯泡，通过计算说明这时每盏小灯泡的工作状态如何．（设小灯泡的电阻不随温度变化）

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