Question

如圖所示是一種自行車(chē)上照明用的車(chē)頭燈發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖,轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對(duì)隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)的磁極,另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上,自行車(chē)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過(guò)摩擦小輪帶電磁極轉(zhuǎn)動(dòng),使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流,給車(chē)頭燈供電.

已知自行車(chē)車(chē)輪半徑r=35 cm,摩擦小輪半徑r₀=1.00 cm.線圈有n=800匝,線圈框橫截面積S=20 cm²,總電阻R₁=40 Ω.旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.010 T,車(chē)頭燈電阻R₂=10 Ω.當(dāng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω=8 rad/s時(shí),求:

(1)發(fā)電機(jī)磁極轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度;

(

2)車(chē)頭燈中電流的有效值.

 

Answer 1

【答案】

(1)280 rad/s  (2)64 mA

【解析】(1)磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度相等,由于自行車(chē)車(chē)輪與摩擦小輪之間無(wú)相對(duì)滑動(dòng),故有

ω₀r₀=ωr

ω₀=rad/s=280 rad/s.

(2)摩擦小輪帶動(dòng)磁極轉(zhuǎn)動(dòng),線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的最大值為E_m=nBω₀S=800×0.010×280×20×10^-4 V=4.48 V

感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的有效值E= V=3.2 V

通過(guò)燈泡的電流有效值

I= A=64 mA.