高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖是焊接的原理示意圖。將半徑r=0.10 m的待焊接環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化的電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件平面的勻強磁場，磁場方向垂直線圈平面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖所示。工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×10-3 W×m-1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍。焊接的縫寬非常小，不計溫度變化對電阻的影響。求：
（1）0~2.0´10-2s和2.0´10-2s~3.0´10-2s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電動勢各是多大；
（2）0~2.0´10-2s和2.0´10-2s~3.0´10-2s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，并在圖中定量畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i-t圖象（以逆時針方向電流為正）；
（3）在t=0.10s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱。

（1）根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，在0~2.0´10-2s內(nèi)的感應(yīng)電動勢為E1= 解得：E1=3.14V 在2´10-2s ~3´10-2s時間內(nèi)的感應(yīng)電動勢為E2= 解得：E2= 6.28V （2）環(huán)形金屬工件電阻為R=2prR0+9´2prR0=20prR0 ＝6.28´10-3Ω 由閉合電路歐姆定律，在0~2.0´10-2s內(nèi)的電流為I1==500A（電流方向逆時針） 在2.0´10-2s ~3.0´10-2s時間內(nèi)的電流為I2==1000A（電流方向順時針）i-t圖象如圖4所示. （3）設(shè)環(huán)形金屬工件中電流的有效值為I，焊縫接觸電阻為R1，在一個周期內(nèi)焊接處產(chǎn)生的焦耳熱為I2RT＝解得：I= 在t=0.10s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱為Q=I2R1t而R1=9´2prR0=5.65´10-3Ω解得：Q＝2.8´102J
練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖1是焊接的原理示意圖．將半徑為r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強磁場，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖2所示，t=0時刻磁場方向垂直線圈所在平面向外．工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×10-3Ω?m-1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍，焊接的縫寬非常小，不計溫度變化對電阻的影響．

（1）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，在圖3中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i-t圖象（以逆時針方向電流為正）；
1000
6
3
=2.449
（2）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值；
（3）求t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法,其焊接的原理如圖11所示.將半徑為10 cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的1 000匝線圈中,然后在線圈中通以高頻的交變電流,線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場,磁場的磁感應(yīng)強度B的變化率為焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍.工件非焊接部分每單位長度(m)上的電阻為R0=10-3π Ω,焊接的縫寬非常小,求焊接過程中焊接產(chǎn)生的熱功率.(取π2=10,不計溫度變化對電阻的影響)

圖11

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科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法，其焊接的原理如圖所示.將半徑為10 cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的1 000匝線圈中，然后在線圈中通以高頻的交變電流，線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場，磁場的磁感應(yīng)強度B的變化率為πsinωt T/s.焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍.工件非焊接部分每單位長度上的電阻為R0=10-3π Ω·m-1，焊接的縫寬非常小，求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率.(取π2=10,不計溫度變化對電阻的影響).

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科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法,其焊接的原理如圖所示.將半徑為10 cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的100匝線圈中,然后在線圈中通以高頻的交變電流,線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場,磁場的磁感應(yīng)強度B的變化率為1 000πsinωt T/s.焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍,工件非焊接部分每單位長度上的電阻為R0=0.001π Ω·m-1,焊接的縫寬非常小.求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率.(取π2=10,不計溫度變化對電阻的影響)

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科目：高中物理 來源：2012屆四川省金堂中學(xué)高二下學(xué)期期中考試物理試卷（帶解析） 題型：計算題

高頻焊接是一種常用的焊接方法，如圖12(a)所示是焊接的原理示意圖．將半徑r＝0.10 m的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面勻強磁場，磁場方向垂直線圈所在平面向里，磁感應(yīng)強度B隨時間t的變化規(guī)律如圖(b)所示．工件非焊接部分單位長度上的電阻R0＝1.0×10－3 Ω·m－1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍．焊接的縫寬非常小，不計溫度變化對電阻的影響．求：
(1)0～2.0×10－2 s和2.0×10－2 s～3.0×10－2 s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電動勢各是多大？
(2)0～2.0×10－2 s和2.0×10－2 s～3.0×10－2 s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，并在圖(c)中定量畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i—t圖象(以逆時針方向電流為正)．
(3)在t＝0.30 s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱．

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