問題詳情:
如圖預17-5-1所示,在正方形導線迴路所圍的區域內分佈有方向垂直於迴路平面向裏的勻強磁場,磁感應強度隨時間以恆定的變化率增大,迴路中的感應電流爲.已知、兩邊的電阻皆爲零;邊的電阻,邊的電阻。
1.試求兩點間的電壓、兩點間的電壓、兩點間的電壓、兩點間的電壓。
2.若一內阻可視爲無限大的電壓表V位於正方形導線迴路所在的平面內,其正負端與連線位置分別如圖預17-5-2、圖預17-5-3和圖預17-5-4所示,求三種情況下電壓表的讀數、、。
【回答】
1. 設迴路中的總感應電動勢爲,根據楞次定律可知,電路中的電流沿逆時針方向,按歐姆定律有
(1)
由對稱*可知,正方形迴路每條邊上的感應電動勢相等,設爲,等效電路如圖預解17-5-1所示。有
(2)
根據含源電路歐姆定律,並代入數值得
(3)
(4)
(5)
(6)
2. 三種情況下的等效電路分別如圖預解17-5-2、17-5-3、17-5-4。對圖預解17-5-2中的迴路,因磁通量變化率爲零,迴路中的總電動勢爲零,這表明連接兩端的電壓表支路亦爲含源電路,電壓表的讀數等於由正端(+)到負端(一)流過電壓表的電流乘以電壓表的內阻,因阻值爲無限大,趨近於零(但爲有限值),故得
解得 (7)
同理,如圖預解17-5-3所示,迴路的總電動勢爲,故有
(8)
解得 (9)
代入數據得
(10)
如圖預解17-5-4所示,迴路的總電動勢爲零,而邊中的電阻又爲零,故有
(11)
知識點:專題八 電磁感應
題型:計算題