有一種兒童滑板車,輪子一轉就閃閃發光。車輪裏有磁體、線圈組成的簡易發電系統,可對發光二極管供電。該發電系統簡化...
問題詳情:
有一種兒童滑板車,輪子一轉就閃閃發光。車輪裏有磁體、線圈組成的簡易發電系統,可對發光二極管供電。該發電系統簡化爲以下模型:一電阻爲R、邊長爲L的單匝正方形均勻線圈 abcd,處於磁感應強度大小爲B、方向豎直向上的勻強磁場中。現對線圈施加一外力F,使線圈以角速度ω繞bc邊勻速轉動,產生正弦交流電。已知線圈質量爲m,重力加速度爲g,求:
(1) 線圈在圖示豎直位置時,產生的感應電動勢大小E0及ad邊受到的安培力大小FA;
(2) 線圈從圖示豎直位置轉過90°的過程中,通過線圈截面的電荷量q;
(3) 在(2)的情況下,線框中產生的熱量Q及外力F對線框做的功W。
【回答】
(1) E0=BL2ω;;(2); (3);W=
【詳解】
(1) 線圈產生的感應電動勢
E0=BL2ω
形成的感應電流
ad邊受到的安培力
FA=BIL
解得
(2) 此過程產生的平均感應電動勢
平均感應電流
則
解得
(3) 產生電動勢的有效值
產生的熱量
解得
根據動能定理有
解得
知識點:交變電流的描述
題型:解答題