如图甲所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为L=0.4m、总电阻为R=0.1Ω.在直角坐标系xoy中,有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合,上边界满足

◎ 题目

如图甲所示,光滑绝缘水平桌面上直立一个单匝正方形导线框ABCD,线框的边长为L=0.4m、总电阻为R=0.1Ω.在直角坐标系xoy中,有界匀强磁场区域的下边界与x轴重合,上边界满足曲线方程y=0.2sin
10π
3
x
(m),场强大小B=0.2T.线框在沿x轴正方向的拉力F作用下,以速度v=10m/s水平向右做匀速直线运动,恰好拉出磁场.

(1)求线框中AD两端的最大电压;
(2)在图乙中画出运动过程中线框i-t图象,并估算磁场区域的面积;
(3)求线框在穿越整个磁场的过程中,拉力F所做的功.

◎ 答案

(1)当导线框运动到磁场中心线时,有两种情况,一是BC边,二是AD边,当AD边运动到磁场中心时,AD边上的电压最大.

Em=Bymv=0.2×0.2×10V=0.4V
Im=
Em
R
=
0.4
0.1
A
=4A
则线框中AD两端的最大电压是Um=Im?
3
4
R
=4×
3
4
×0.1
V=0.3V
(2)BC边切割磁场的时间为t1=
0.3
10
s
=0.03s
此后,经t2时间,线框中无感应电流
t2=
0.4-0.3
10
s
=0.01s
AD边切割时间t3=t1=0.03s
在整个切割过程中,i-t图象如图所示.

由图象可知,每个小方格表示电量q=0.0005C
在图象中,图象与t轴所围区域共有小方格153个,故t1时间内通过线框某一截面的电量 Q=Nq=153×0.0005C=0.0765C
又Q=
△Φ
R
=
BS
R

得S=
QR
B
=0.038m2
(3)在t1和t3时间内,通过线框的电流按正弦规律变化
电流的有效值为 I=

2
2
Im
=

2
2
×4A
=2

  • 最新内容
  • 相关内容
  • 网友推荐
  • 图文推荐