电源是把其他形式能转化为电势能的装置。我们通常使用的电源有交流、直流之分。
法拉第发明了世界上第一台直流发电机——法拉第圆盘发电机。如图1所示为其示意图,铜质圆盘竖直放置在水平向左的匀强磁场中,它可以绕水平轴在竖直平面内转动。当两个电刷分别位于圆盘的边缘和圆心处时,在圆盘匀速转动时产生的电流是稳定的。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。已知匀强磁场的磁感应强度大小为B,圆盘半径为a,圆盘匀速转动时的角速度为ω,发电机内阻为r1。
18.求电源电动势E,并判断通过电阻R的电流方向。
19.如图2所示为一个小型交流发电机的原理图,n匝矩形线圈处于磁感应强度大小为B的匀强磁场中,ab边、bc边分别连在两个滑环上,导体做的两个电刷分别压在滑环上。线圈ab边的边长为L1,bc边的边长为L2,总电阻为r2。线圈以恒定的角速度ω绕与磁场方向垂直的固定对称轴OO′匀速转动。用导线将电刷与电阻R连接起来形成回路。回路中其他电阻不计。请你说明发电机线圈平面转至何位置时感应电动势具有最大值,并推导此最大值的表达式。
20.若已知L1=2a,L2=a,求上述两个发电机分别为电阻R供电时,电阻R消耗的电功率之比。
圆盘产生的电动势为
根据右手定则可以判断:流过电阻R 的电流方向为从b到a
圆盘产生的电动势为
根据右手定则可以判断:流过电阻R 的电流方向为从b到a
法拉第电磁感应定律,右手定则
根据法拉第电磁感应定律求电动势E,由右手定则判断电流方向。
速度v的计算
当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时,线圈中的感应电动势最大
设此时ab、cd边的线速度大小为v,
则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为
cd边产生的感应电动势为
n匝线圈产生的总感应电动势为
由于
有
当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时,线圈中的感应电动势最大
设此时ab、cd边的线速度大小为v,
则单匝线圈时ab边产生的感应电动势为
cd边产生的感应电动势为
n匝线圈产生的总感应电动势为
由于
有
法拉第电磁感应定律
由法拉第电磁感应定律分析计算
当线圈平面转至与磁场方向平行位置(图示位置)时,线圈中的感应电动势最大
⑴中发电机为电阻供电时:
⑵中发电机为电阻供电时:
⑴中发电机为电阻供电时:
⑵中发电机为电阻供电时:
闭合电路的欧姆定律,电功率
由欧姆定律求出电阻R两端的电压,然后由
计算时要认真