Question

一個正方形線圈邊長a=0.20m，共有n=100匝，其總電阻r=4.0Ω．線圈與阻值R=16Ω的外電阻連成閉合回路，如圖甲所示．線圈所在區域存在著分布均勻但強弱隨時間變化的磁場，磁場方向垂直線圈平面，其磁感應強度B的大小隨時間作周期性變化的周期T=1.0×10^-2s，如圖乙所示，圖象中t1=

1

3

T，t2=

4

3

T，t3=

7

3

T、…．求：

（1）0-t₁時間內，通過電阻R的電荷量；
（2）t=1.0s內電通過電阻R所產生的熱量．

Answer 1

分析：（1）根據法拉第電磁感應定律，結合閉合電路歐姆定律與電量表達式，即可求解；
（2）根據焦耳定律，結合電阻R與內阻r的熱量分配關系，即可求解．

解答：解：（1）0-t₁時間內的感應電動勢E=n

Bma2

t1

=60V
通過電阻R的電流I₁=

E

R+r

=

60

16+4

A=3.0A
所以在0-t₁時間內通過R的電荷量q=I₁t₁=1.0×10^-2C
（2）在一個周期內，電流通過電阻R產生熱量Q1=

I

2 1

R

T

3

=0.48J
在1.0s內電阻R產生的熱量為Q=

t

T

Q

1

=

1

0.01

×0.48J=48J
答：（1）0-t₁時間內，通過電阻R的電荷量1.0×10^-2C；（2）t=1.0s內電通過電阻R所產生的熱量48J．

點評：考查法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律與焦耳定律的應用，注意熱量的分配與電阻阻值的關系．