Question

如圖所示是一種自行車上照明用的車頭燈發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖,轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對隨軸轉(zhuǎn)動的磁極,另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行車車輪轉(zhuǎn)動時,通過摩擦小輪帶電磁極轉(zhuǎn)動,使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流,給車頭燈供電.

已知自行車車輪半徑r=35 cm,摩擦小輪半徑r₀=1.00 cm.線圈有n=800匝,線圈框橫截面積S=20 cm²,總電阻R₁=40 Ω.旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強度B=0.010 T,車頭燈電阻R₂=10 Ω.當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動的角速度ω=8 rad/s時,求:

(1)發(fā)電機磁極轉(zhuǎn)動的角速度;

(

2)車頭燈中電流的有效值.

 

Answer 1

【答案】

(1)280 rad/s  (2)64 mA

【解析】(1)磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度相等,由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動,故有

ω₀r₀=ωr

ω₀=rad/s=280 rad/s.

(2)摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動,線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢的最大值為E_m=nBω₀S=800×0.010×280×20×10^-4 V=4.48 V

感應(yīng)電動勢的有效值E= V=3.2 V

通過燈泡的電流有效值

I= A=64 mA.