问题 问答题

矩形线圈abcd的长ab=20cm,宽bc=10cm,匝数n=200,线圈总电阻R=5Ω,整个线圈位于垂直于线圈平面的匀强磁场内,并保持静止.

魔方格

(1)若匀强磁场的磁感强度B随时间的变化如甲图所示,求线图的感应电动势ε及t=0.30s时线圈的ab边所受的安培力多大.

(2)若匀强磁场的磁感强度B随时间作正弦变化的规律如乙图所示,线圈1min产生多少热量?

答案

(1)磁感强度的变化率为

△B

△t

=

30×10-2

(20-5)×10-2
=0.50T/s

感应电动势ε=n

△t

△φ
=nS

△t

△B
=200×0.20×0.10×0.50V=20V                    

t=0.3s时,B=20×10-2T,

安培力  f=nBlL=nBL

R

ε
=200×0.20×0.20×

5

2
=3.2N  

(2)题中线圈不动,磁场变化,可等效于线圈在磁感强度为Bm的恒定的匀强磁场中匀速转动

(转动轴与磁场方向垂直),周期0.02s,

角速度ω=

T

=100πrrad/s

线圈感应电动势的最大值εm=nωBmS

=200×100×0.20×0.02=80πV.

有效值ε=εm/

2
=40
2
πVlmin产生的热量Q=ε2

R

t
                                      =(40
2
π)2×60/5=3.8×105J
答:(1)若匀强磁场的磁感强度B随时间的变化如甲图所示,则线图的感应电动势20V,及t=0.30s时线圈的ab边所受的安培力3.2N.(2)若匀强磁场的磁感强度B随时间作正弦变化的规律如乙图所示,线圈1min产生3.8×105J热量.

选择题
单项选择题