组卷网 > 高中物理综合库 > 电磁学 > 交变电流 > 描述交变电流的物理量 > 交变电流的瞬时值 > 正弦式交变电流瞬时值的表达式及其推导
题型:解答题 难度:0.4 引用次数:729 题号:10162353
南海上某哨塔想采用浮桶式波浪发电补充生活用电,其原理简化如图甲。能产生如图乙辐向磁场的磁体通过支柱固定在暗礁上,线圈内置于浮桶中。浮桶随波浪相对磁体沿竖直方向运动,且始终处于磁场中。该线圈与阻值R=16Ω的指示灯相连。如图乙所示,浮桶下部由内、外两密封圆筒构成,图乙中斜线阴影部分为产生磁场的磁体;匝数N=100匝的线圈所在处辐向磁场的磁感应强度B=0.4T,线圈直径D=0.4m,内阻不计。假设浮桶振动的速度可表示为,取π2≈10,求:
(1)图甲中,当t=0.25s时,流过指示灯泡的电流大小;
(2)灯丝在1小时内产生的焦耳热;
(3)若ab输出端通过理想变压器给哨塔供电,如图丙所示,若S1、S2闭合,S3断开时,原线圈中电流表示数为8.25A,已知图中灯泡标称为“220V,88W” 恰能正常发光,电动机线圈电阻50Ω,则此时图中电动机的机械功率为多少。

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【推荐1】某个小水电站的发电机的正方形线圈边长为50cm,匝数为100匝,线圈电阻为0.2Ω;线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场的转轴00′匀速转动,转速为50r/s;电动势的最大值为250V。(结果有根号或的可以保留)

(1)发电机中匀强磁场的磁感应强度为多大?
(2)若线圈从图示位置开始计时,写出感应电动势随时间变化的函数表达式。
(3)将阻值R=4.8Ω的外电阻接在线圈两端,如图所示,则交流电压表的示数是多大?此时发电机的输出功率为多大?
(4)将该发电机通过升压变压器升压后向远处输电,如图所示,发电机的输出功率为100kW,输电线的总电阻为8Ω,在用户端用降压变压器把电压降为220V。要求在输电线上损失的功率控制为5kW。

①请你设计水电站升压变压器原、副线圈匝数比和用户降压变压器原、副线圈匝数比均为理想变压器),以达到控制损失功率的要求(匝数比写成整数之比);
②夏天用电高峰期,常出现电器(例如空调)不能正常使用的情况。这一现象可以通过回答下面的这个问题来加以解释。如图所示是变压器给用户供电的示意图。变压器的输入电压是市区电网的电压,负载变化时输入电压不会有大的波动。输出电压通过输电线输送给用户,两条输电线的等效电阻为。当用电器增加时(即开关k由断开到接通时),图中电流表和电压表的读数如何变化?并简单解释这样变化的原因。
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【推荐2】如图所示虚线左侧存在垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度,矩形线框abcd为轴匀速转动,角速度是ad边到轴的距离是Lbc边到轴的距离是2Ladbc长度均是L,请画出从图示位置开始计时的一个周期内瞬时感应电动势随时间变化的关系图形,电流以abcda为正方向,并求出感应电动势的有效值。

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【推荐3】水平面上光滑导轨间距d=0.5m,导轨间有一足够宽的磁场,磁感应强度B=2T的匀强磁场中,导轨两端分别接有电阻R=3Ω的电阻和阻值为RL=6Ω的小灯泡,t=0时,一电阻r=2Ω的导体棒MN处在磁场的左边界处,之后在外力F作用下以v=4sin10πt在磁场两边界间运动,导轨的电阻不计,导体棒与导轨接触良好,在导体棒MN以后的运动中,求:
(1)电阻R两端电压表达式;
(2)小灯泡的功率;
(3)从t=0到ts内通过导体棒的电量。
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