单匝矩形线框abcd如图所示,其中ab=L1,bc=L2,线框电阻为r,ad间接电阻R,并串入电流表A,线框以ad边为轴在磁感应强度为B的匀强磁场中匀速转动,角速度为ω
求:
(1)交流电流表A的示数;
(2)从图示位置转过60°角过程中,通过R的总电荷量;
(3)从图示位置转过180°角过程中,外力所做的功.
知识点:物理
解:
(1)线框中产生的感应电动势最大值为 Em=BL1L2ω
感应电流有效值
感应电流的有效值 I==
(2)图示位置穿过线框的磁通量为 Φ1=0,从图示位置转过60°角磁通量为 Φ2=BL1L2sin60°
则从图示位置转过60°角过程中,通过R的总电荷量 q=△t===
代入解得,q=
(3)从图示位置转过180°角过程中,经过的时间为,
根据功能关系得:外力所做的功 W=Q=I2(R+r)t=.
答:(1)交流电流表A的示数是;
(2)从图示位置转过60°角过程中,通过R的总电荷量是;
(3)从图示位置转过180°角过程中,外力所做的功是.
【考点】正弦式电流的图象和三角函数表达式;交流的峰值、有效值以及它们的关系.
【分析】(1)交流电流表A测量交变电流的有效值,先根据Em=BL1L2ω求出线框中产生的感应电动势最大值,由于产生的是正弦式电流,所以感应电动势的有效值为,再根据闭合电路欧姆定律求解电流的有效值,即可得解.
(2)从图示位置转过60°角过程中,根据法拉第电磁感应定律和欧姆定律求解电荷量.
(3)根据焦耳定律求解线框中产生的焦耳热,由功能关系知,外力所做的功等于线框中产生的焦耳热.