Question

如图所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长为L 1 =0.4m，ad和bc边长L 2 =0.2m，匝数

如图所示，一台模型发电机的电枢是矩形导线框abcd，其ab和cd边长为L 1 =0.4m，ad和bc边长L 2 =0.2m，匝数为n=100，它在磁感应强度B=0.2T的匀强磁场中绕通过线框对称中心线，且垂直于磁场方向的轴OO’匀速转动，当开关S断开时，电压表的示数为10 2 V．开关S闭合时，外电路上标有“lO V 10W”的灯泡恰好正常发光．求：（1）导线框abcd在磁场中转动的角速度？（2）S闭合后，当导线框从图示位置转过θ=60 0 过程中通过灯泡的电荷量．（计算结果保留二位有效数字）

Answer 1

（1）当S断开，电压表示数为1O 2 V，则： E m = 2 ×1O 2 V=20V ① 而E m =NBSω ② 由①②式可得：ω=12.5（rad/s） ③ （2）S闭合，“10V  1OW”灯泡正常发光，则电路中电流： I= P U  ④ 而E=I（R+r）⑤ 线框转过θ=60 0 过程中通过灯泡的电荷量：Q= . I △t ⑥ 而 . I = . E (R+r)   ⑦ 又 . E = △? △t = NBS(1-cos60°) △t  ⑧ 答：（1）导线框abcd在磁场中转动的角速度12.5（rad/s）； （2）S闭合后，当导线框从图示位置转过θ=60 0 过程中通过灯泡的电荷量 NBS(1-cos60°) △t ．