Question

如图所示为一个小型旋转电枢式交流发电机的原理图，其矩形线圈的长度ab=0.25m，宽度bc=0.20m，共有n=100匝，总电阻r=1.0W，可绕与磁场方向垂直的对称轴OO′转动。线圈处于磁感应强度B=0.40T的匀强磁场中，与线圈两端相连的金属滑环上接一个“3.0V，1.8W”的灯泡，当线圈以角速度ω匀速转动时，小灯泡消耗的功率恰好为1.8W。（不计转动轴与电刷的摩擦，结果保留两位有效数字。）

（1）求线圈转动的角速度ω；

（2）线圈以上述角速度转动100周过程中发电机产 生的电能为多少？

Answer 1

解：（1）设小灯泡正常发光时的电流为I，则  I==0.60A （1分）

设灯炮正常发光时的电阻为R， R==5.0Ω           （1分）

根据闭合电路欧姆定律得：E=I（R+r）=3.6V            （2分）

发电机感应电动势最大值为E_m=E，   E_m=nBSω     （2分）

解得ω==1.8 rad/s =2.5 rad/s                   （2分）

   （2）发电机产生的电能为Q=IEt，  t=100T=100      （2分）

解得Q=5.4×10²J         （2分）