Question

如圖甲所示，一個正方形導線圈的邊長a=0.2m，共有N=100匝，其總電阻r=4Ω，線圈與阻值R=16Ω的外電阻連成閉合回路．線圈所在區域存在著勻強磁場，磁場方向垂直線圈所在平面向外，磁感應強度的大小隨時間作周期性變化，如圖乙所示，試求：

（1）在開始的0.01s時間內通過電阻R的電流大小；
（2）在 t=3s內，電阻R中所產生的熱量．

Answer 1

【答案】分析：（1）根據法拉第電磁感應定律求出在開始的0.01s時間內感應電動勢的大小，從而根據閉合電路歐姆定律求出感應電流的大小．
（2）由圖乙可知，通過電阻R的電流的變化周期為T=0.03s，每個周期只有時間有電流，根據焦耳定律求出3s內電阻R上產生的熱量．
解答：解：（1）由圖乙可知，在開始的0.01s時間內，磁感應強度的變化率為
根據法拉第電磁感應定律，在開始的0.01s時間內，線圈中產生的感應電動勢為
根據閉合電路的歐姆定律，在開始的0.01s時間內，通過電阻R的電流大小為
聯立，代入數據得：I=20A
（2）由圖乙可知，通過電阻R的電流的變化周期為T=0.03s，每個周期只有時間有電流，t=3s合100個周期，故t=3s內電流通過電阻R所產生的熱量為：
代入數據得：Q=1.28×10⁴J．
答：（1）在開始的0.01s時間內通過電阻R的電流大小為20A．
（2）在 t=3s內，電阻R中所產生的熱量為1.28×10⁴J．
點評：本題考查了法拉第電磁感應定律、閉合電路歐姆定律和焦耳定律，難度不大，屬于基礎題，需加強訓練．