一個(gè)交流發(fā)電機(jī)的示意圖如圖示,線圈匝數(shù)為N,單匝線圈面積為S,磁感應(yīng)強(qiáng)度為B,在勻強(qiáng)磁場中以一定的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng),線圈總電阻為r,負(fù)載電阻為R,當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí),交流電壓表示數(shù)為U,求:
(1)ab間電壓的最大值是多少?
(2)當(dāng)開關(guān)K閉合后,交流電壓表的示數(shù)是多少?
(3)求線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中,通過線圈導(dǎo)線截面的電量.
分析:(1)當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí),交流電壓表示數(shù)為U,電動(dòng)勢的有效值E=U.a(chǎn)b間電壓的最大值等于電動(dòng)勢的最大值.交流電壓表示數(shù)為有效值,正弦交變電流電動(dòng)勢的最大值為有效值的
2
倍.
(2)當(dāng)開關(guān)K閉合后,求出路端的有效值,即為交流電壓表的示數(shù).
(3)根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律、歐姆定律和電流的定義式求出線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中,通過線圈導(dǎo)線截面的電量.
解答:解:
(1)K斷開時(shí),電動(dòng)勢有效值即為U,ab間電壓的最大值即為電動(dòng)勢的最大值 Em=
2
U.
(2)K閉合后,交流電壓表的示數(shù)U′=
R
R+r
U

(3)由
.
E
=N
△Φ
△t
,
.
I
=
.
E
R+r
,q=
.
I
t得
電量q=N
△Φ 
R+r
=
NBS
R+r
   
答:(1)ab間電壓的最大值是
2
U;
    (2)當(dāng)開關(guān)K閉合后,交流電壓表的示數(shù)是
R
R+r
U
;
    (3)線圈從中性面開始轉(zhuǎn)過90°角的過程中,通過線圈導(dǎo)線截面的電量是
NBS
R+r
點(diǎn)評:本題考查對正弦交變電流規(guī)律的理解和應(yīng)用能力,其實(shí)是電磁感應(yīng)、電路等規(guī)律的具體應(yīng)用.
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