点和cd的中点的连线OO′恰好位于匀强磁场的边界上,磁感应强度为B,现在线圈以OO′为轴,以角速度ω转动,求:
(1)闭合电路中电流瞬时值的表达式;
(2)线圈从图示位置转过90°的过程中电阻R上产生的热量;
(3)线圈从图示位置转过90°的过程中,通过R的电荷量;
(4)电阻R上的最大电压.
[解析] (1)线圈转动时,总有一条边切割磁感线,且ad边和bc边转动的线速度大小相等,当线圈平行于磁场时,产生的感应电动势最大,为
Em=nBLv=nBLω·=nBL2ω
由闭合电路欧姆定律可知
Im==
当以题图示为计时起点时,流过R的电流表达式为
i=Imsin ωt=sin ωt.
(2)在线圈由题图示位置匀速转动90°角的过程中,用有效值计算R产生的热量.
Q=I2R,其中I==,T=
所以Q=.
(3)在转过90°角的过程中感应电动势的平均值为
=n.
通过R的电荷量:
q=·Δt=·Δt=·Δt==.