Question

12．如圖是交流發(fā)電機的示意圖．為了清楚，老師只畫出了一匝線圈（實際共有N匝）．線圈AB邊（長l₁）連在金屬環(huán)K上，CD邊（長也為l₁）連在滑環(huán)L上；導體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環(huán)上，線圈在轉(zhuǎn)動時可以通過滑環(huán)和電刷保持與外電路的連接．假定線圈沿逆時針方向以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動，如圖甲至�。畡t：

（1）線圈轉(zhuǎn)到圖中的乙、丁位置時，線圈中電流最大；轉(zhuǎn)到圖中的甲、丙位置時，線圈中電流改變方向．（填：甲、乙、丙、�。�
（2）線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，AB邊中電流的方向A→B；（填：A→B或B→A）
（3）當AD邊和BC邊長均為l₂，磁場可視為磁感應強度B的勻強磁場，則線圈中感應電動勢的峰值E_m=NBl₁l₂ω₀；若整個電路總電阻設(shè)為R，以甲圖位置計時t=0，則線圈中電流隨時間變化的規(guī)律為i=$\frac{NB{l}_{1}{l}_{2}{ω}_{0}}{R}$sinω₀t．

Answer 1

分析 要解決此題，需要掌握發(fā)電機的制作原理，知道發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的，感應電流的方向與磁場方向和切割磁感線的方向有關(guān)．

解答 解：（1）乙與丁圖中，ab和cd邊運動方向與磁感線方向垂直，切割磁感線，產(chǎn)生電流最大，在中性面位置，電流方向發(fā)生變化，故在甲和丙圖中電流方向發(fā)生變化；
（2）當線圈由丙轉(zhuǎn)到丁的過程中，過線圈的磁通量變小，根據(jù)楞次定律，可知產(chǎn)生的感應磁場的方向與原磁場方向相同，AB邊中電流的方向A到B；
（3）以丙圖位置計時t=0，即從中性面開始計時，則線圈產(chǎn)生感應電動勢的最大值為E_m=NBl₁l₂ω₀，瞬時表達式e=NBl₁l₂ω₀sinω₀t．
所以線圈中電流隨時間變化的規(guī)律為i=$\frac{NB{l}_{1}{l}_{2}{ω}_{0}}{R}$sinω₀t．
故答案為：（1）乙、�。患�，丙；
（2）A→B；
（3）NBl₁l₂ω₀，i=$\frac{NB{l}_{1}{l}_{2}{ω}_{0}}{R}$sinω₀t．

點評 此題主要考查了發(fā)電機的工作原理．要知道發(fā)電機是根據(jù)電磁感應原理制成的．感應電流的方向與導體切割磁感線的方向有關(guān)，能夠通過線圈的轉(zhuǎn)動情況，判斷線圈中產(chǎn)生的感應電流放向的變化