问题 问答题

如图所示,长、宽分别为L1=0.05m、L2=0.04m的矩形金属线框位于竖直平面内,其匝数为n=400,总电阻为r=1Ω,可绕其竖直中心轴O1O2转动.线框的两个末端分别与两个彼此绝缘的铜环C、D焊接在一起,并通过电刷和一个R=9Ω的定值电阻相连.线框所在空间有水平向右均匀分布的磁场,磁感应强度B=0.25T.线框从图示位置(线框平面和磁场垂直)开始在外力的驱动下绕其竖直中心轴以角速度ω=l00rad/s匀速转动.求:

(1)电阻R消耗的电功率P;

(2)从图示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量q.

答案

(1)线框产生的感应电动势的最大值Em=nBSω=nBL1L2ω=400×0.25×0.05×0.04×100=20V

则R上消耗的电功率P=I2R=[

Em
2
(R+r)
]2R=(
20
2
(1+9)
)
2
×9
=18W

(2)线框从图甲所示位置转过90°的过程中,

平均感应电流

.
I
=n△t
△ϕ
(R+r)
=n
BL1L2
△t(R+r)

流过电阻R的电荷量q=

.
I
t=n
BL1L2
(R+r)
=
400×0.04×0.05×0.25
10
=0.02C

答:(1)电阻R消耗的电功率P为18W;(2)从图示位置转过90°的过程中,通过电阻R的电荷量q为0.02C.

单项选择题
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