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    如图，矩形线框匝数为n=250，ad=12cm，cd=10cm，线框置于B=2/π T的匀强电场中，绕垂直于磁场的轴以120r/min的转速匀速转动，线框通过滑环与外电路相连，外电路有R=12Ω的电阻及一只发光电压和熄灭电压都为12V的氖灯L，求：
    （1）当S接e时，电流表读数是多少？R热功率是多少？10min内外力对线框做功多少？
    （2）当S接f时，通电10min氖灯发光总时间为多少？（线框电阻不计）
    分析：（1）根据感应电动势的最大值，从而求出感应电动势的有效值，进而求出感应电流的有效值，通过热功率公式，最后求出10min内产生热量，即为外力对线框做功；
    （2）开关接氖泡时，电压的瞬时值大于等于12V时就发光，小于12V就不发光．根据瞬时表达式，从而求出时间，最后算出总时间．
    解答：解：线框匀速转动时，产生的是正弦交流电，总电动势的最大值是：Em=NBωS=NBω×ab×ad
    得　Em=250×（
    2
    π
    ）×（4π）×0.12×0.1=24V；
    （1）开关接电阻时，电流表读数是　I=
    E
    R
    =
    Em
    		2
    R
    =
    24
    		2
    12
    A=
    		2
    A
    R的热功率为　P热=I2R=（
    		2
    ）2×12=24W；
    外力对线框做的功等于其他形式的能转化为电能的数值，也等于电能转化为热能的数值．
    即所求功是　W=P热t=24×（10×60）=1.44×104 J
    （2）当开关接氖泡时，电压的瞬时值大于等于12V时就发光，小于12V就不发光．
    因交流电的频率是 f=
    ω
    2π
    =
    4π
    2π
    =2HZ，在交流电一个周期内会有两次发光，所以闪光的频率是　f光=2f=4HZ
    取线框在中性面时开始计时，则电动势的瞬时值表达式为　e=Emsin（ω t ）
    即　e=24sin（4π t） V
    因线框电阻不计，所以氖泡的电压等于电动势．
    u=e=24sin（4π t ） V
    在 t=0到
    T
    2
     内，令　u=12V，（T是交流电周期）
    得　12=24sin（4π t ）
    sin（4π t ）=0.5
    （4π t ）=
    π
    6
    　或　
    5π
    6

    得　t1=
    1
    24
    s
    t2=
    5
    24
    s
    所以在　0到
    T
    2
    　内，发光时间是　t光=t2-t1=（
    5
    24
    ）-（
    1
    24
    ）=
    1
    6
     秒
    而 t总=10分钟=600秒=1200T　（T=
    1
    f
    =0.5秒）
    所以在10分钟内，发光的总时间是　t光总=1200（2t光）=1200×2×
    1
    6
    =400秒
    答：（1）当S接e时，电流表读数是
    		2
    A，R热功率是24W；10min内外力对线框做功14400J；
    （2）当S接f时，通电10min氖灯发光总时间为400s．
    点评：考查交流电的感应电动势的最大值如何求，理解交流电的最大值与有效值的关系，掌握由热功率求产生热量，注意氖泡发光的电压，从而通过瞬时表达式求出发光时间．
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    图3-2-7

    (1)当K接e时，A表读数为多少?R的热功率为多大？10 min内外力对线框做功多少？

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    （2）当S接f时，通电10min氖灯发光总时间为多少？（线框电阻不计）

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

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