问题 问答题

如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示.图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0,导线的电阻不计.在0至t1时间内,求:

(1)通过电阻R1上的电流大小和方向;

(2)通过电阻R1上的电荷量q

(3)电阻R1上产生的热量?

答案

(1)由图象分析可知,0至t1时间内   

△B
△t
=
B0
t0

由法拉第电磁感应定律有E=n

△?
△t
=n
△B
△t
s而s=
πr22

由闭合电路欧姆定律有I1=

E
R1+R

联立以上各式解得,通过电阻R1上的电流大小为I1=

nB0
πr22
3Rt0

由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a

(2)通过电阻R1上的电量q=I1t1=

nB0
πr22
t
1
3Rt0

(3)通过电阻R1上产生的热量Q=

I21
R1t1=
2
n2B20
π2
r42
t
1
9R
t20

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