问题
问答题
高频焊接是一种常用的焊接方法,图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以高频变化电流,线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示,t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外。工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.0×10-3W×m-1,焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍,焊接的缝宽非常小,不计温度变化对电阻的影响。
(1)求环形金属工件中感应电流的大小,在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象(以逆时针方向电流为正);
(2)求环形金属工件中感应电流的有效值;
(3)求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热.
答案
(1)1.0´103A
(2)816A (3)1.13´103J
(1)环形金属工件电阻为R=2prR0+9´2prR0=20prR0=6.28´10-3Ω
在0-2T/3时间内的感应电动势为
E==6.28V
电流为I==1.0´103A
由楞次定律得到电流方向逆时针
I-t关系图象如图4所示.
(2)设环形金属工件中电流的有效值为I效,在一个周期内
I效2RT=
解得:I效=A=816A
(3)在t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为
而R'=9´2prR0=5.65´10-3Ω
解得:Q=I2R't=1.13´103J