如图所示,在光滑水平面上,有一坐标系xOy,其第一象限内充满着垂直平面坐标向里的磁场,磁感应强度B沿y方向不变,沿x方向

如图所示,在光滑水平面上,有一坐标系xOy,其第一象限内充满着垂直平面坐标向里的磁场,磁感应强度B沿y方向不变,沿x方向的变化满足B=B0+kx(T),有一长ac=11cm,宽cd=12cm的矩形线框abcd,其总电阻为R,初始时两边正好和xy轴重合.
(1)使线框绕ab轴以角速度ω匀速转动90°时线圈产生的感应电动势为多少?
(2)线框绕ab轴转动90°过程中,通过线圈的电量为多少?
(3)若使线圈以速度v沿x轴正方向匀速运动,需沿x轴方向加多大外力?
king05439836 1年前 已收到1个回答 举报

cxiaotian 幼苗

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解题思路:(1)线框绕ab轴转动的过程中,只有cd边切割磁感线产生感应电动势,由公式v=rω求出cd转动的线速度,再由公式E=Blv求解即可.(2)根据法拉第电磁感应定律、欧姆定律结合求解电量.(3)若使线圈以速度v沿x轴正方向匀速运动,ab、cd边都会产生感应电动势,由公式E=Blv求出线圈的总感应电动势,得到感应电流的大小,再由公式F=BIl,求出线圈所受的安培力,即可根据平衡条件求解.

(1)线框绕ab轴以角速度ω匀速转动90°时cd边转动的线速度为 vcd=l1
线圈产生的感应电动势为 E=B0l2vcd=B0l2l1ω
(2)图示位置穿过线框的磁通量 Φ1=
B0+B1
2l2l1=
B0+B0+kl1
2l2l1=(B0+
1
2kl1)l2l1
转动90°时磁通量为Φ2=0
磁通量的变化量大小△Φ=|Φ21|=(B0+
1
2kl1)l2l1
线框产生的感应电动势平均值
.
E=[△Φ/△t]
感应电流平均值
.
I=

.
E
R
通过线圈的电量 q=
.
I△t
联立得:q=[△Φ/R]=
(B0+
1
2kl1)l1l2
R
(3)若使线圈以速度v沿x轴正方向匀速运动,ab、cd边都会产生感应电动势,ab边所在的磁感应强度为B1=B0+kx,
则cd边所在的磁感应强度为:B2=B0+k(x+l1),
故总的感应电动势为:E=(B2-B1)l2v=kl1l2v
电路的电流为:I=[E/R]
ab边受到的安培力向右,大小为:F1=B1Il2
cd边受到的安培力向左,大小为:F2=B2Il2
线圈要匀速运动则有:F=F2-F1=
(kl1l2)2v
R
根据平衡条件可得沿x轴方向的外力 F=F=
(kl1l2)2v
R
答:
(1)使线框绕ab轴以角速度ω匀速转动90°时线圈产生的感应电动势为B0l2l1ω.
(2)线框绕ab轴转动90°过程中,通过线圈的电量为
(B0+
1
2kl1)l1l2
R.
(3)若使线圈以速度v沿x轴正方向匀速运动,需沿x轴方向所加外力大小为
(kl1l2)2v
R.

点评:
本题考点: 法拉第电磁感应定律.

考点点评: 解决本题的关键掌握法拉第电磁感应定律切割式E=Blv和一般式E=△Φ△t,知道切割式一般用来求感应电动势的瞬时值,而一般可用来求平均值.

1年前

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