Question

如图所示，N=50匝的矩形线圈abcd，边长=20 cm，=25 cm，放在磁感应强度B=0.4 T的匀强磁场中，外力使线圈绕垂直于磁感线且通过线圈中线的OO′轴以n=3 000 r/min的转速匀速转动，线圈电阻r=1 Ω，外电路电阻R=9 Ω.t=0时，线圈平面与磁感线平行，ab边正转出纸外、cd边转入纸里.

(1)在图中标出t=0时感应电流的方向；

(2)写出线圈感应电动势的瞬时表达式；

(3)线圈转一圈外力做功多大？

(4)从图示位置转过90°过程中流过电阻R的电荷量是多大？

Answer 1

(1)adcb  (2)e=314cos100πt V  (3)98.6 W  (4)0.1 C

解析:

(1)线圈感应电流方向为adcb.

(2)线圈的角速度ω=2πn=2×π×3 000÷60=100π rad/s

图示位置的感应电动势最大，设ab边在t=0时刻速度为v_ab，其大小为E_m=2NBv_ab=NBω ·=50×0.4×100π×0.20×0.25 V=314 V

电动势的表达式e=314cos100πt V.

(3)电动势的有效值

线圈匀速转动的周期T=60 s/n=0.02 s

线圈匀速转动一圈，外力做功大小等于电功的?大小

W_外力=W=98.6 W.

(4)Q=IΔt

从t=0起转过90°过程中，Δt内流过R的?电荷量

C=0.1 C.