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变化的电磁场.VIP免费

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习题1616-1.如图所示,金属圆环半径为R,位于磁感应强度为B的均匀磁场中,圆环平面与磁场方向垂直。当圆环以恒定速度v在环所在平面内运动时,求环中的感应电动势及环上位于与运动方向垂直的直径两端a、b间的电势差。解:(1)由法拉第电磁感应定律iddt,考虑到圆环内的磁通量不变,所以,环中的感应电动势0i;(2)利用:()aabbvBdl,有:22abBvRBvR。【注:相同电动势的两个电源并联,并联后等效电源电动势不变】16-2.如图所示,长直导线中通有电流AI0.5,在与其相距cm5.0d处放有一矩形线圈,共1000匝,设线圈长cm0.4l,宽cm0.2a。不计线圈自感,若线圈以速度cm/s0.3v沿垂直于长导线的方向向右运动,线圈中的感生电动势多大?解法一:利用法拉第电磁感应定律解决。首先用0lBdlI求出电场分布,易得:02IBr,则矩形线圈内的磁通量为:00ln22xaxIIlxaldrrx,由idNdt,有:011()2iNIldxxaxdt∴当xd时,有:041.92102()iNIlavVda。解法二:利用动生电动势公式解决。由0lBdlI求出电场分布,易得:02IBr,考虑线圈框架的两个平行长直导线部分产生动生电动势,近端部分:11NBlv,远端部分:22NBlv,则:1200411()1.921022()NINIalvlvVddadda。16-3.如图所示,长直导线中通有电流强度为I的电流,长为l的金属棒ab与长直导线共面且垂直于导线放置,其a端离导线为d,并以速度v平行于长直导线作匀速运动,求金属棒中的感应电动势并比较Ua、Ub的电势大小。解法一:利用动生电动势公式解决:()dvBdl02Ivdrr,∴02dldvIdrr0ln2vIdld,由右手定则判定:Ua>Ub。解法二:利用法拉第电磁感应定律解决。作辅助线,形成闭合回路''abba,如图,SBdS02dldIydrr0ln2Iydld,∴ddt00lnln22IIvdldydlddtd。由右手定则判定:Ua>Ub。16-4.电流为I的无限长直导线旁有一弧形导线,圆心角为120,几何尺寸及位置如图所示。求当圆弧形导线以速度v平行于长直导线方向运动时,弧形导线中的动生电动势。解法一:(用等效法)连接AO、OB,圆弧形导线与AO、OB形成闭合回路,闭合回路的电动势为0,所以圆弧形导线电动势与AOB直导线的电动势相等。200()ln222RAORIvIvvBdldxx,500225()ln224ROBRIvIvvBdldxx,∴05ln22ABAOOBIv。解法二:(直接讨论圆弧切割磁感应线)从圆心处引一条半径线,与水平负向夹角为,那么,00022(2cos)2(2cos)IIIBxRRR,再由()vBdl有:sindBRdv,∴2030sin2(2cos)IRvdR05ln22Iv。16-5.电阻为R的闭合线圈折成半径分别为a和a2的两个圆,如图所示,将其置于与两圆平面垂直的匀强磁场内,磁感应强度按0sinBBt的规律变化。已知cm10a,T10220B,rad/s50,10R,求线圈中感应电流的最大值。解:由于是一条导线折成的两个圆,所以,两圆的绕向相反。2220(4)3cosiddBaaaBtdtdt,∴203cosiaBtIRRAπRωBaπI32202max1042.910501021.035。drr'b'ayAOBAOB16-6.直导线中通以交流电,如图所示,置于磁导率为的介质中,已知:0sinIIt,其中、0I是大于零的常量,求:与其共面的N匝矩形回路中的感应电动势。解:首先用0lBdlI求出电场分布,易得:02IBx,则矩形线圈内的磁通量为:0000lnsinln222dadIIlIldadaldrtrdd,∴00cosln2NIlddaNtdtd。16-7.如图所示,半径为a的长直螺线管中,有0ddtB的磁场,一直导线弯成等腰梯形的闭合回路ABCDA,总电阻为R,上底为a,下底为a2,求:(1)AD段、BC段和闭合回路中的感应电动势;(2)B、C两点间的电势差CBUU。解:(1)首先考虑OAD,2133224OADSaaa,∴234OADddBdBSadtdtdt感1,而DAlAOODADDAEdlEdlEdlEdlEdl涡涡涡涡涡感1∴234ADdBadt;再考虑OBC,有效面积为2123OADSa扇,∴26dBadt感2,同理可得:26BCdBadt;那么,梯形闭合回路的感应电动势为:23()64BCADdBadt,逆时针方向。(2)由图可知,ABCDa,所以,梯形各边每段a上有电阻5Rr,回路中的电流:23()64adBIRRdt,逆时针方向;那么,2232()510BCBCBCdBUUIrIRadt。16-8.圆柱形匀强磁场中同轴放置一金属圆柱体,半径为R,高为h,电阻率为,如图所示。若匀强磁场以dBkdt(0kk,为恒量)的规律变化,求圆柱体内涡电流的热功率。解:在圆柱体内任取一个半径为r,厚度为dr,高为h的小圆柱通壁,有:2ldBEdlrdt涡,即:22...

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