如图*所示,静止在粗糙水平面上的正三角形金属线框,匝数N=10、总电阻R=2.5Ω、边长L=0.3m,处在两个...
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如图*所示,静止在粗糙水平面上的正三角形金属线框,匝数N=10、总电阻R=2.5 Ω、边长L=0.3 m,处在两个半径均为r=的圆形匀强磁场区域中,线框顶点与右侧圆形中心重合,线框底边中点与左侧圆形中心重合.磁感应强度B1垂直水平面向外,大小不变、B2垂直水平面向里,大小随时间变化,BB2的值如图乙所示.线框与水平面间的最大静摩擦力f=0.6 N ,(取π≈3),求:
(1)t=0时刻穿过线框的磁通量;
(2)线框滑动前的电流强度及电功率;
(3)经过多长时间线框开始滑动及在此过程中产生的热量.
【回答】
(1)设磁场向下穿过线框磁通量为正,由磁通量的定义得t=0时
Φ=B2πr2-B1πr2=0.005 Wb
(2)根据法拉第电磁感应定律
E=N=Nπr2=0.25 V
I==0.1 A
P=I2R=0.025 W
(3)右侧线框每条边受到的安培力
F1=NB2Ir=N(2+5t)Ir
因两个力互成120°,两条边的合力大小仍为F1,
左侧线框受力F2=2NB1Ir
线框受到的安培力的合力F安=F1+F2
当安培力的合力等于最大静摩擦力时线框就要开始滑动F安=f
即F安=N(2+5t)Ir+2NB1Ir=f
解得t=0.4 s.
Q=I2Rt=0.01 J.
*:(1)0.005 Wb (2)0.1 A 0.025 W (3)0.01 J
知识点:专题八 电磁感应
题型:综合题
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