Question

如圖所示，閉合的單匝線圈放在勻強(qiáng)磁場中，以角速度ω=300弧度/秒繞中心軸oo′逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動（沿oo′方向看）．oo′軸垂直磁場方向，線圈ab的邊長為0.1米，bc邊長為0.2米，線圈的總電阻R=0.05歐，B=0.5特，從中性面開始轉(zhuǎn)動，求：
（1）單匝線圈的最大感應(yīng)電動勢是多少？位置如何？
（2）由中性面開始轉(zhuǎn)過90°時(shí)，平均感應(yīng)電動勢是多少？
（3）由中性面開始轉(zhuǎn)過90°時(shí)外力做功是多少？

Answer 1

（1）當(dāng)線圈處于與中性面垂直的位置時(shí)（即磁場的方向與線圈平面平行），此時(shí)感應(yīng)電動勢最大．
E=2BL_abv
又v=

Lbc

2

ω，
則有：E=BL_abL_bcω=0.5×0.1×0.2×300V=3V．
（2）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律得，平均感應(yīng)電動勢為：

.

E

=

△Φ

△t

=

BLabLbc

π 2 ω

=

0.5×0.1×0.2

π 2 300

=

6

π

V．
（3）感應(yīng)電動勢的峰值為：
E_m=BLabLbcω=0.5×0.1×0.2×300V=3V．
則有效值為：E=

Em

2

=

3

2

=

3 2

2

V．
電流的大小為：I=

E

R

=

3 2 2

0.05

A=30

2

A．
根據(jù)能量守恒定律得：W=Q=I2Rt=I2R

π 2

ω

=(30

2

)2×0.05×

π

600

=

3π

20

J
答：（1）當(dāng)線圈處于與中性面垂直的位置時(shí)（即磁場的方向與線圈平面平行），此時(shí)感應(yīng)電動勢最大，最大感應(yīng)電動勢為3V．
（2）由中性面開始轉(zhuǎn)過90°時(shí)，平均感應(yīng)電動勢是為

6

π

V．
（3）由中性面開始轉(zhuǎn)過90°時(shí)外力做功是

3π

20

J．