如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,

◎ 题目

如图(a)所示,一个电阻值为R,匝数为n的圆形金属线圈与阻值为2R的电阻R1连接成闭合回路,线圈的半径为r1,在线圈中半径为r2的圆形区域内存在垂直于线圈平面向里的匀强磁场,磁感应强度B随时间t变化的关系图线如图(b)所示,图线与横、纵轴的截距分别为t0和B0导线的电阻不计,求0至t1时间内
(1)通过电阻R1上的电流大小和方向;
(2)通过电阻R1上的电量q及电阻R1上产生的热量.
魔方格

◎ 答案

(1)由图象分析可知,0至t1时间内 
△B
△t
=
B0
t0

由法拉第电磁感应定律有E=n
△Φ
△t
=n
△B
△t
s
而s=π
r22

由闭合电路欧姆定律有I1=
E
R1+R

联立以上各式解得
通过电阻R1上的电流大小为
     I1=
nB0π
r22
3Rt0

由楞次定律可判断通过电阻R1上的电流方向为从b到a.
(2)通过电阻R1上的电量q=I1t1=
nB0π
r22
t1
3Rt0

通过电阻R1上产生的热量为  Q=
I21
R1t1
=
2n2
B20
π
r42
t1
9R
t20

答:(1)通过电阻R1上的电流大小为
nB0π
r22
3Rt0
,方向为从b到a;
(2)通过电阻R1上的电量q=
nB0π
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