Question

如圖為某交流發(fā)電機(jī)和外接負(fù)載的示意圖，發(fā)電機(jī)電樞線圈abcd為n=500匝的矩形線圈，其中ac長(zhǎng)為L(zhǎng)₁=10cm，ab長(zhǎng)為L(zhǎng)₂=5cm．線圈繞垂直于磁場(chǎng)的軸OO′在磁感應(yīng)強(qiáng)度為B=0.2T的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中以ω=200rad/s的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)（不計(jì)一切摩擦），線圈總電阻為r=2.0Ω，外電路負(fù)載電阻為R=5.0Ω．試求：（若有小數(shù)計(jì)算，均取一位小數(shù)計(jì)算）
（1）交變電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式（設(shè)線圈由中性面開轉(zhuǎn)）；
（2）電路中伏特表的示數(shù)；
（3）線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力所做的功．

Answer 1

（1）由于從中性面開始轉(zhuǎn)動(dòng)，所以交變電動(dòng)勢(shì)為：e=nBs?sin?t=500×0.2×0.005×200sin200t=100sin200t（V）
（2）由瞬時(shí)值可知，交變電流電動(dòng)勢(shì)的有效值為E=

100

2

V…①
由閉合電路的歐姆定律知：I=

E

R+r

…②
電路中伏特表的示數(shù)，即負(fù)載兩端的電壓U=IR…③
聯(lián)立①②③代入數(shù)據(jù)解得：U=50.5V…④
（3）線圈轉(zhuǎn)動(dòng)的周期T=

2π

?

=

2π

200

s…⑤
由能量守恒得，外力做的功等于該電源做的功：W=UIT…⑥
聯(lián)立②④⑤⑥代入數(shù)據(jù)得：W=22.4J
答：（1）交變電動(dòng)勢(shì)的表達(dá)式（設(shè)線圈由中性面開轉(zhuǎn)）：e═100sin200t （V）；
（2）電路中伏特表的示數(shù)50.5V；
（3）線圈每轉(zhuǎn)動(dòng)一周，外力所做的功22.4J