Question

【題目】如圖所示，N=50匝的矩形線圈 abcd，邊長ab=20cm，ad=25cm，放在磁感強度B=0.4T 的勻強磁場中，外力使線圈繞垂直于磁感線且通過線圈中線的OO'軸以 n=3000r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，線圈電阻r=1Ω，外電路電阻R=9Ω，t=0 時，線圈平面與磁感線平行，ab邊正轉(zhuǎn)出紙外、cd邊轉(zhuǎn)入紙里．

（1）在圖中標出 t=0 時感應(yīng)電流的方向．
（2）寫出線圈感應(yīng)電動勢的瞬時表達式．
（3）線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功多大？
（4）從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R 的電量是多大？

Answer 1

【答案】
（1）解：根據(jù)右手定則得出感應(yīng)電流的方向是adcb，如圖：

（2）解：n=3000r/min 的轉(zhuǎn)速勻速轉(zhuǎn)動，所以線圈的角速度ω=100π rad/s

感應(yīng)電動勢的最大值為：Em=nBSω=314V

所以感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式為e=nBωScosωt=314cos100πt（V）

答：線圈感應(yīng)電動勢的瞬時表達式e=314cos100πt（V）．

（3）解：電動勢有效值為E=

電流I=

線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功等于電功的大小，即W=I2（R+r）T=98.6J

答：線圈轉(zhuǎn)一圈外力做功98.6J

（4）解：線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過90°的過程中，△Φ=BSsin90°

通過R的電量為 Q= =0.1C

答：從圖示位置轉(zhuǎn)過90°過程中流過電阻R 的電量是0.1C

【解析】（1）根據(jù)右手定則得出感應(yīng)電流的方向（2）根據(jù)感應(yīng)電動勢的瞬時值表達式e=nBωScosωt即可求解；（3）先求電動勢有效值，根據(jù)閉合電路歐姆定律求得電流，1min內(nèi)R上消耗的電能為W=I2Rt；外力對線圈做功的功率等于總電阻產(chǎn)生熱量的功率；（4）線圈由如圖位置轉(zhuǎn)過300的過程中，△φ=BSsin30°，通過R的電量為 Q= ．