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(1)在輻條OP轉過60°的過程中,求通過LED燈的電流;
(2)求圓環每旋轉一周,LED燈消耗的電能;
(3)為使LED燈閃爍發光時更亮,可采取哪些改進措施?(請寫出三條措施)
提示:由n個電動勢和內電阻都相同的電池連成的并聯電池組,它的電動勢等于一個電池的電動勢,它的內電阻等于一個電池的內電阻的n分之一.
分析:(1)在輻條OP轉過60°的過程中,OP、OQ均處在磁場中切割磁感線產生感應電動勢,由E=
1
2
BL2
ω求出每個幅條產生的感應電動勢,由閉合電路歐姆定律求出通過LED燈的電流I1
(2)在圓環轉動一周的過程中,分段研究LED燈消耗的電能:輻條OP轉過60°的過程中LED燈消耗的電能:Q1=I
 
2
1
r?
T
6
;輻條OP轉過60°~120°的過程中,僅OP處在磁場中,求出外電路總電阻,求出通過LED燈的電流I2;再求LED燈消耗的電能Q2=I
 
2
2
r?
T
6
.圓環每旋轉一周,LED燈消耗的電能發生三次周期性的變化,所以:Q=3×(Q1+Q2),即可求解.
(3)為使LED燈閃爍發光時更亮,就增大LED燈消耗的功率,根據增大功率的方法進行分析.
解答:解:(1)輻條OP轉過60°的過程中,OP、OQ均處在磁場中,電路的電動勢為:E=
1
2
BL2
ω,
電路的總電阻為:R=
r
2
+
r
2
=r
由閉合電路歐姆定律,電路的總電流為:I=
E
R

通過LED燈的電流:I1=
I
2
=
BL2ω
4r

(2)設圓環轉動的周期為T,輻條OP轉過60°的過程中,LED燈消耗的電能:Q1=I
 
2
1
r?
T
6

輻條OP轉過60°~120°的過程中,僅OP處在磁場中,電路的電動勢為:E′=
1
2
BL2
ω,電路的總電阻為:R′=r+
r
3
=
4
3
r,
由閉合電路歐姆定律,電路的總電流為:I′=
E′
R′
=
3BL2ω
8r
,通過LED燈的電流:I2=
I′
3
=
BL2ω
8r

LED燈消耗的電能:Q2=I
 
2
2
r?
T
6

圓環每旋轉一周,LED燈消耗的電能發生三次周期性的變化,
所以:Q=3×(Q1+Q2)=
5πωB2L4
64r

(3)例如:增大角速度,增強磁場,增加輻條的長度,減小輻條的電阻有等.
答:(1)在輻條OP轉過60°的過程中,通過LED燈的電流為
BL2ω
4r

(2)圓環每旋轉一周,LED燈消耗的電能為
5πωB2L4
64r

(3)為使LED燈閃爍發光時更亮,可采取增大角速度,增強磁場,增加輻條的長度,減小輻條的電阻有等.
點評:本題是電磁感應與電路知識的綜合,關鍵要正確區分電源的內電路與外電路,抓住周期性分段求解LED燈消耗的電能即可.
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2
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