Question

一種自行車車頭燈如圖1，是通過自行車帶動小型發(fā)電機(jī)供電的．圖2是這種發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖．圖中轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對隨軸轉(zhuǎn)動的磁極，另一端裝有一半徑r₀=1.0cm的摩擦小輪．電樞線圈繞在固定的U形鐵心上，設(shè)線框N=800匝，線圈的橫截面積S=20cm²，旋轉(zhuǎn)磁極的磁感強(qiáng)度B=0.010T．自行車車輪的半徑R₁=35cm，車頭燈的電阻為10Ω，線圈總電阻40Ω，車頭燈正常工作時的電流為60～70mA．當(dāng)自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度為8rad/s時，車頭燈是否能正常工作？（假定摩擦小輪與自行車輪之間無相對滑動）

Answer 1

分析：根據(jù)自行車車輪轉(zhuǎn)動的線速度與摩擦小輪轉(zhuǎn)動的線速度相等，求出摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度．由E_m=NBSω求出感應(yīng)電動勢的最大值，進(jìn)而求出電動勢的有效值，根據(jù)歐姆定律求出電流的有效值，來判斷車頭燈是否能正常工作．

解答：解：設(shè)自行車車輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω₁，摩擦小輪轉(zhuǎn)動角速度為ω₀，
        則有R₁ω₁=r₀ω₀
     得到ω₀=280rad/s
  發(fā)電機(jī)感應(yīng)電動勢最大值為E_m=NBSω₀=4.48V
  電動勢有效值E=0.707E_m=3.2V
   由I=

E

R+r

=64mA，故車頭燈可正常發(fā)光．
答：車頭燈可正常發(fā)光．

點(diǎn)評：本題實(shí)際問題，考查應(yīng)用物理知識解決實(shí)際問題的能力，關(guān)鍵要建立物理模型：傳動裝置加交流發(fā)電機(jī)．