问题
问答题
如图1所示,在坐标系xOy中,在-L≤x<0区域存在强弱可变化的磁场B1,在0≤x≤2L区域存在匀强磁场,磁感应强度B2=2.0T,磁场方向均垂直于纸面向里.一边长为L=0.2m、总电阻为R=0.8Ω的正方形线框静止于xOy平面内,线框的一边与y轴重合.
(1)若磁场B1的磁场强度在t=0.5s内由2T均匀减小至0,求线框在这段时间内产生的电热为多少?
(2)撤去磁场B1,让线框从静止开始以加速度a=0.4m/s2沿x轴正方向做匀加速直线运动,求线框刚好全部出磁场前瞬间的发热功率.
(3)在(2)的条件下,取线框中逆时针方向的电流为正方向,试在图2给出的坐标纸上作出线框中的电流I随运动时间t的关系图线.(不要求写出计算过程,但要求写出图线端点的坐标值,可用根式表示)
答案
(1)线框中产生的电动势为E=
•L2=0.16V△B △t
线框中产生的电流为I=
=0.2AE R
产生的电热为Q=I2Rt=0.016J
(2)线框刚好全部出磁场前瞬间的速度为
v=2a•3L
此时线框产生的电动势为E=B2Lv,
发热功率为P=E2 R
由以上各式得P=
=0.096W6aB22L3 R
(3)线框中的电流I随运动时间t的关系图线如图.
答:(1)线框在这段时间内产生的电热为0.016J.
(2)线框刚好全部出磁场前瞬间的发热功率为0.096W.
(3)线框中的电流I随运动时间t的关系图线如图.