如图所示为交流发电机示意图，匝数n=100匝的矩形线圈，边长分别

问题问答题

如图所示为交流发电机示意图，匝数n=100匝的矩形线圈，边长分别为25cm和40cm，内阻为5Ω，在磁感应强度B=1/πT的匀强磁场中绕OO′轴以10πrad/s的角速度匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向垂直，线圈通过电刷和外部20Ω的电阻R相接，求：

（1）电压表和电流表示数

（2）整个电路每分钟产生的热量

（3）从计时开始，0.05s内流过电阻R的电量

（4）如果把电流表换成二极管（单向导电：正向电阻为0，反向电阻∞）请画出电阻R两端电压随时间变化的u_R-t图线．

答案

（1）根据法拉第电磁感应定律，

则有：最大感应电动势，E_m=nBSω=100×

×0.25×0.40×10πV=100V

有效值，E=

=70.7V．

电流表示数为I=

R+r

70.7

20+5

A=2.8A，

电压表示数为U=IR=2.8×20V=56V．

（2）根据焦耳定律，则有：Q=I^2_（R+r）t₁=2.8²×（20+5）×60J=1.2×10⁴J

（3）因t₂=0.05s=

电量q=n

△∅

R+r

nBS

R+r

代入数据，解得q=0.13C；

（4）u_R-t图线如下

答：（1）电压表56V和电流表示数2.8A；

（2）整个电路每分钟产生的热量1.2×10⁴J；

（3）从计时开始，0.05s内流过电阻R的电量0.13C；

（4）电阻R两端电压随时间变化的u_R-t图线如上所示．