有n=10匝的矩形線圈，每匝都是長50cm，寬20cm，線圈總電阻10Ω，在B=2T的勻強(qiáng)磁場中以角速度ω=50rad／s旋轉(zhuǎn).線圈與R=40Ω的外電阻連接，圖中的電流表、電壓表的接入不影響原電路.求：
(1)流過電阻電流的瞬時(shí)表達(dá)式(從中性面開始計(jì)時(shí))
(2)電流表、電壓表的讀數(shù)
(3)電路中1min內(nèi)產(chǎn)生的熱量
(4)從圖示位置開始計(jì)時(shí)轉(zhuǎn)過90度的過程中流過安培表的電量。
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圖3-7-2
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曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖3-12甲為其結(jié)構(gòu)示意圖．圖中N、S是一對固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊中點(diǎn)、與ab邊平行，它的一端有一半徑r0=1.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣相接觸，如圖3-12乙所示．當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)．設(shè)線框由N=800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S=20 cm2，磁極間的磁場可視為勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=0.010 T，自行車車輪的半徑R1=35 cm，小齒輪的半徑R2=4.0 cm，大齒輪的半徑R3=10.0 cm（見圖乙）．現(xiàn)從靜止開始使大齒輪加速運(yùn)動(dòng)，問大齒輪的角速度為多大時(shí)才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U=3.2 V？（假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動(dòng)）
圖3-12
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（20分）
曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖1結(jié)構(gòu)圖中，N、S是一對固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線框，轉(zhuǎn)軸過bc邊并與ab邊平行，它的一端有一半徑r0=1.0cm的摩擦小輪，小輪與自行車車輪的邊緣接觸，如圖2所示。當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線框在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)線框由N=800匝導(dǎo)線圈組成，每匝線圈的面積S=20cm2，磁極間磁場可視勻磁場，磁感強(qiáng)度B=0.010T，自行車車輪的半徑R1=35.0cm，小齒輪的半徑R2=4.0cm齒輪的半徑R3=10.0cm（見圖2）。現(xiàn)從靜止開始大齒輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，問大齒輪的角速度為多大才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值U=3.2V。（假定摩擦小輪與自行車車輪之間無相對滑動(dòng)）
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