问题
问答题
如图所示为交流发电机示意图，匝数为n=100匝的矩形线圈，边长分别为 10cm和20cm，内阻为 5Ω，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕OO′轴以50
rad/s的角速度匀速转动，转动开始时线圈平面与磁场方向平行，线圈通过电刷和外部 20Ω的电阻R相接．求电键S合上后，2
（1）电压表和电流表示数；
（2）如保持转子匀速转动，外力每分钟需要对转子所做的功；
（3）从计时开始，线圈转过π/3的过程中，通过外电阻R的电量．
答案
（1）感应电动势最大值
Em=nBSω=100×0.5×0.1×0.2×50
V=502
V 2
感应电动势有效值E=
=50 V Em 2
电键S合上后，由闭合电路欧姆定律
I=
=E R+r
A=2.0 A，50 20+5
U=IR=2×20 V=40 V．
即电流表示数为 2 A，电压表示数为 40 V．
（2）根据功能关系得：W=Q=I2（R+r）t=22×（20+5）×60J=6.0×103J
（3）根据q=It得：
q=
=nBS sin n△∅ R+r π 3 r+R
代入数据，解得 q=2×10-2C
答：（1）电压表的示数为40V，电流表示数为2A；
（2）外力每分钟需要对转子所做的功为6.0×103J；
（3）从计时开始，线圈转过π/3的过程中，通过外电阻R的电量为2×10-2C．