金属圆盘在磁场中转动
来源:学生作业帮 编辑:搜狗做题网作业帮 分类:物理作业 时间:2024/08/17 10:58:11
图19(a)所示,在垂直于匀强磁场B的平面内,半径为r的金属圆盘绕过圆心O的轴承转动,圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接。电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件。流过电流表的电流I与圆盘角速度ω的关系如图19(b)所示,其中ab段和bc段均为直线,且ab段过坐标原点。ω>0代表圆盘逆时针转动。已知:R=3.0Ω,B=1.0T,r=0.2m。忽略圆盘,电流表和导线的电阻。(1)根据图19(b)写出ab、bc段对应的I与ω的关系式;(2)求出图19(b)中b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc;(3)分别求出ab、bc段流过P的电流IP与其两端电压UP的关系式。![](http://img.wesiedu.com/upload/d/94/d94659622b8c405b538532a1e592ec2e.gif)
解析:(1)图像得出三点坐标o(0,0)b(15,0.1) c(45,0.4)由直线的两点式得I与ω关系式:
(2)圆盘切割产生的电动势为:
当
当
电源忽略内阻故Up=E 可得:Ub=0.3v Uc=0.9v (3)由并联电路知识有:
①
②由①②得![](http://img.wesiedu.com/upload/5/94/5944edae26dc718f902d74cfb32f3f1a.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/d/05/d052c1866fca45215a95a6df37210fa6.gif)
圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接,图中没画出来?怎样由圆盘转动方向判断电路中电流方向?圆盘的转动是怎样产生电动势的?
既然电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件,为什么不是角速度>0或<0时的其中一种情况下P中无电流通过?
由什么可判断出图b上斜率不变就是R两端电压大小不变?b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc和ab、bc段两端电压UP如何理解?
总之图a的原理和图b为什么会是这种变化情况不会。请老师帮我分析一下...谢谢-v-。
![](http://img.wesiedu.com/upload/d/94/d94659622b8c405b538532a1e592ec2e.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/7/c7/7c7c5d920e673ab5252c047e3ab3c1ef.gif)
解析:(1)图像得出三点坐标o(0,0)b(15,0.1) c(45,0.4)由直线的两点式得I与ω关系式:
![](http://img.wesiedu.com/upload/7/b8/7b85754900755b3f49fc8c4ecf105c77.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/6/04/604866a6828899cec3c8fd3c59d0f37b.gif)
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![](http://img.wesiedu.com/upload/2/07/207c5f3e8953d7eab99bf8c9c56f7e68.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/c/23/c23a398eda4d3a4437107f70a54b9800.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/5/b5/5b57ad7cc9b07e344fd0c012f2bc5f72.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/5/94/5944edae26dc718f902d74cfb32f3f1a.gif)
![](http://img.wesiedu.com/upload/d/05/d052c1866fca45215a95a6df37210fa6.gif)
圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接,图中没画出来?怎样由圆盘转动方向判断电路中电流方向?圆盘的转动是怎样产生电动势的?
既然电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件,为什么不是角速度>0或<0时的其中一种情况下P中无电流通过?
由什么可判断出图b上斜率不变就是R两端电压大小不变?b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc和ab、bc段两端电压UP如何理解?
总之图a的原理和图b为什么会是这种变化情况不会。请老师帮我分析一下...谢谢-v-。
![金属圆盘在磁场中转动](/uploads/image/z/18371667-3-7.jpg?t=%E9%87%91%E5%B1%9E%E5%9C%86%E7%9B%98%E5%9C%A8%E7%A3%81%E5%9C%BA%E4%B8%AD%E8%BD%AC%E5%8A%A8)
解题思路: 搞清楚原理和识别图像
解题过程:
解析:审题,
圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接,图中没画出来?怎样由圆盘转动方向判断电路中电流方向?圆盘的转动是怎样产生电动势的?
电刷为电路图中小箭头,与O点连接是另一个电极。此为圆盘发电机。等同于无数并联的长为半径r的金属棒旋转切割磁感线。圆盘逆时针转动时,由右手定则,判定出O点为低电势。因线速度随半径均匀增大,所以平均切割速度为算数平均值。故
E=Br(0+ωr)/2=Bωr2/2
既然电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件,为什么不是角速度>0或<0时的其中一种情况下P中无电流通过?
逆时针转动时,P上端为高电压,直至ω达到15rad/s电压才升到足够高P正向导通。
由什么可判断出图b上斜率不变就是R两端电压大小不变?b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc和ab、bc段两端电压UP如何理解?
斜率不变,是因电动势正比于角速度,对定值电阻R来说,R=U/I。所以是直线方程。斜率其实是R的阻值。在b点,电流为0.1A,电压0.3V。在此后,P导通,外电路为P与R的并联。在C点时,电流0.4A,电压0.9V,总阻值2.25Ω,说明P的直流阻值为9Ω,R的3Ω与P的9Ω并联阻值为2.25Ω。干路电流为通过R与P的电流之和。
最后问的ab段和bc段不是电路中的两点间,无从谈起电压。a、b、c是角速度不同的三个时刻。
总之图a的原理和图b为什么会是这种变化情况不会。
圆盘就是直流发电机,随角速度及方向造成所产生直流电压高低及电流方向不同。在角速度-45rad/s到15rad/s间,外电路只有R为用电器。角速度15rad/s到45rad/s间,P因正向导通,与R并联作为外电路。横轴角速度因与产生电动势成正比,所以等同于电压轴;纵轴为电流,所以图线为伏安特性曲线。ab段斜率为1/R.bc段斜率为P电阻与R并联总电阻的倒数。
最终答案:略
解题过程:
解析:审题,
圆心O和边缘K通过电刷与一个电路连接,图中没画出来?怎样由圆盘转动方向判断电路中电流方向?圆盘的转动是怎样产生电动势的?
电刷为电路图中小箭头,与O点连接是另一个电极。此为圆盘发电机。等同于无数并联的长为半径r的金属棒旋转切割磁感线。圆盘逆时针转动时,由右手定则,判定出O点为低电势。因线速度随半径均匀增大,所以平均切割速度为算数平均值。故
E=Br(0+ωr)/2=Bωr2/2
既然电路中的P是加上一定正向电压才能导通的电子元件,为什么不是角速度>0或<0时的其中一种情况下P中无电流通过?
逆时针转动时,P上端为高电压,直至ω达到15rad/s电压才升到足够高P正向导通。
由什么可判断出图b上斜率不变就是R两端电压大小不变?b、c两点对应的P两端的电压Ub、Uc和ab、bc段两端电压UP如何理解?
斜率不变,是因电动势正比于角速度,对定值电阻R来说,R=U/I。所以是直线方程。斜率其实是R的阻值。在b点,电流为0.1A,电压0.3V。在此后,P导通,外电路为P与R的并联。在C点时,电流0.4A,电压0.9V,总阻值2.25Ω,说明P的直流阻值为9Ω,R的3Ω与P的9Ω并联阻值为2.25Ω。干路电流为通过R与P的电流之和。
最后问的ab段和bc段不是电路中的两点间,无从谈起电压。a、b、c是角速度不同的三个时刻。
总之图a的原理和图b为什么会是这种变化情况不会。
圆盘就是直流发电机,随角速度及方向造成所产生直流电压高低及电流方向不同。在角速度-45rad/s到15rad/s间,外电路只有R为用电器。角速度15rad/s到45rad/s间,P因正向导通,与R并联作为外电路。横轴角速度因与产生电动势成正比,所以等同于电压轴;纵轴为电流,所以图线为伏安特性曲线。ab段斜率为1/R.bc段斜率为P电阻与R并联总电阻的倒数。
最终答案:略
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