Question

如圖所示是一種自行車(chē)上照明用的車(chē)頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)動(dòng)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極，另一端裝有摩擦小輪．電樞線(xiàn)圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，使線(xiàn)圈中產(chǎn)生正弦交變電流，給車(chē)頭燈供電．

已知自行車(chē)車(chē)輪半徑r＝35 cm，摩擦小輪半徑r₀＝1.00 cm.線(xiàn)圈有n＝800匝，線(xiàn)圈框橫截面積S＝20 cm²，總電阻R₁＝40 Ω.旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B＝0.010 T，車(chē)頭燈電阻R₂＝10 Ω.當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω＝8 rad/s時(shí)．求：
(1)發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度．
(2)車(chē)頭燈中電流的有效值．

Answer 1

(1)280 rad/s(2)64 mA

解析試題分析：(1)磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等，由于自行車(chē)車(chē)輪與摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，故有
ω₀r₀＝ωr
＝8×rad/s＝280 rad/s.
(2)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)，線(xiàn)圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為
E_m＝nBω₀S＝800×0.010×280×20×10^－4 V＝4.48 V，
感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值＝ V＝3.2 V，
通過(guò)車(chē)頭燈的電流有效值為
I＝＝ A＝64 mA.
考點(diǎn)：考查了圓周運(yùn)動(dòng)以及交流電有效值的計(jì)算
點(diǎn)評(píng)：本題實(shí)際問(wèn)題，考查應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力，關(guān)鍵要建立物理模型：傳動(dòng)裝置加交流發(fā)電機(jī)．