Question

（12分）如圖所示是中學實驗室中的手搖發電機，與搖把相連的大輪的直徑為20cm，與轉子相連的小輪直徑為2cm。已知永磁鐵之間產生的勻強磁場的磁感應強度為B=
，轉子上線圈共200匝，總電阻為8，每匝線圈的面積為30cm²。現使搖把以每秒2轉搖動，則

1）寫出該發電機輸出的電動勢的表達式（以中心面開始計時）。
（2）若該發電機外接一個“4.8V、0.3A”小燈泡，則其實際功率為多少?
（3）若該發電機外接二個發光顏色不同的發光二極管，發光二極管的正向電阻為16，發光電壓為，則每個發光二極管每次發光的時間是多少?

Answer 1

（1）   （2）（3）

（1）線圈的轉速：（1分）
線圈的最大電動勢：（1分）
發電機輸出的電動勢的表達式：
（2分）
（2）小燈泡的電阻：（1分）
電動勢的有效值：（1分）
燈泡的電流：（1分）
小燈泡的實際功率：（1分）
（3）二極管兩端的電壓：（1分）
當電壓為時，（1分）
交流電的周期：（1分）
則每次發光時間：（1分）
本題考查的是發電機的原理及電路相關規律問題，首先根據線圈在磁場運動問題計算出最大電動勢從而得到電動勢的表達式；再根據歐姆定律計算出小燈泡的實際功率；最后利用二極管的特性計算出每次發光的時間；