Question

下圖是交流發電機的示意圖．為了清楚，老師只畫出了一匝線圈（實際共有N匝）．線圈AB邊（長l₁）連在金屬環K上，CD邊（長也為l₁）連在滑環L上；導體做的兩個電刷E、F分別壓在兩個滑環上，線圈在轉動時可以通過滑環和電刷保持與外電路的連接．假定線圈沿逆時針方向以角速度ω₀勻速轉動，如圖甲至丁．那么：
 
（1）線圈轉到上述圖示的

 

位置時，線圈中電流最大；
（2）線圈由丙轉到丁的過程中，AB邊中電流的方向

 

；
（3）當AD邊和BC邊長均為l₂，磁場可視為磁感應強度B的勻強磁場，整個電路總電阻設為R，以丙圖位置計時t=0，則線圈中電流隨時間變化的規律為i=

 

．

Answer 1

分析：要解決此題，需要掌握發電機的制作原理，知道發電機是根據電磁感應原理制成的，感應電流的方向與磁場方向和切割磁感線的方向有關．

解答：解：（1）乙與丁圖中，ab和cd邊運動方向與磁感線方向垂直，切割磁感線，產生電流最大；
（2）當線圈由丙轉到丁的過程中，過線圈的磁通量變小，根據楞次定律，可知產生的感應磁場的方向與原磁場方向相同，AB邊中電流的方向A到B；
（3）以丙圖位置計時t=0，即從中性面開始計時，則線圈產生感應電動勢的瞬時表達式e=NBl₁l₂ω₀sinω₀t．
所以線圈中電流隨時間變化的規律為i=

NBl1l2ω0

R

sinω₀t．
故答案為：乙、丁；A→B；

NBl1l2ω0

R

sinω₀t．

點評：此題主要考查了發電機的工作原理．要知道發電機是根據電磁感應原理制成的．感應電流的方向與導體切割磁感線的方向有關，能夠通過線圈的轉動情況，判斷線圈中產生的感應電流放向的變化．