Question

圖甲所示是一種自行車上照明用的車頭燈，圖乙是這種車頭燈發(fā)電機的結(jié)構(gòu)示意圖，轉(zhuǎn)軸的一端裝有一對隨軸轉(zhuǎn)動的磁極，另一端裝有摩擦小輪.電樞線圈繞在固定的U形鐵芯上，自行車車輪轉(zhuǎn)動時，通過摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動，使線圈中產(chǎn)生正弦交變電流，給車頭燈供電.

已知自行車車輪半徑r=35 cm，摩擦小輪半徑r₀=1.00 cm.線圈有n=800匝，線圈框橫截面積S=20 cm²，總電阻R₁=40 Ω.旋轉(zhuǎn)磁極的磁感應強度B=0.010 T，車頭燈電阻R₂=10 Ω.當車輪轉(zhuǎn)動的角速度ω=8 rad/s時.求：

(1)發(fā)電機磁極轉(zhuǎn)動的角速度.

(2)車頭燈中電流的有效值.

Answer 1

解：(1)磁極與摩擦小輪轉(zhuǎn)動的角速度相等，由于自行車車輪與摩擦小輪之間無相對滑動，故有：

ω₀r₀=ωr  ①

ω₀==8×rad／s=280 rad／s  ②

(2)摩擦小輪帶動磁極轉(zhuǎn)動，線圈產(chǎn)生的感應電動勢的最大值為

E_m=Ns=800×0.010×280×20×10^-4 V=4.48 V  ③

感應電動勢的有效值

E=V=3.2 V  ④

通過燈泡的電流有效值

I= A=64 mA  ⑤