高頻焊接是一種常用的焊接方法,其焊接的原理如圖11所示.將半徑為10 cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的1 000匝線圈中,然后在線圈中通以高頻的交變電流,線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍.工件非焊接部分每單位長度(m)上的電阻為R0=10-3π Ω,焊接的縫寬非常小,求焊接過程中焊接產(chǎn)生的熱功率.(取π2=10,不計(jì)溫度變化對電阻的影響)

圖11

5×104 W?

解析：由題意知,圖中的1 000匝線圈是交變磁場的提供者,而工件是產(chǎn)生感應(yīng)電動勢的場所,感應(yīng)電流亦在其中,則工件中最大感應(yīng)電動勢

=1×3.14×(0.1)2×1 000×3.14 V?

≈100 V?

其有效值為E=100 V，工件非焊接部分的電阻R1=R0·2πr,代入數(shù)據(jù)得?

R1≈2×10-3 Ω?

而焊接部分的電阻R2=99R1?

故工件總電阻

R總=R1+R2=100R1

工件中電流則焊接處產(chǎn)生的熱功率P=I2R2,代入數(shù)據(jù)得P≈5×104 W.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法，圖1是焊接的原理示意圖．將半徑為r=10cm的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖2所示，t=0時刻磁場方向垂直線圈所在平面向外．工件非焊接部分單位長度上的電阻R0=1.0×10-3Ω?m-1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍，焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度變化對電阻的影響．

（1）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，在圖3中畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i-t圖象（以逆時針方向電流為正）；
1000
6
3
=2.449
（2）求環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的有效值；
（3）求t=0.30s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱．

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科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法，其焊接的原理如圖所示.將半徑為10 cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的1 000匝線圈中，然后在線圈中通以高頻的交變電流，線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場，磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為πsinωt T/s.焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍.工件非焊接部分每單位長度上的電阻為R0=10-3π Ω·m-1，焊接的縫寬非常小，求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率.(取π2=10,不計(jì)溫度變化對電阻的影響).

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科目：高中物理 來源： 題型：

高頻焊接是一種常用的焊接方法,其焊接的原理如圖所示.將半徑為10 cm的待焊接的圓形金屬工件放在導(dǎo)線做成的100匝線圈中,然后在線圈中通以高頻的交變電流,線圈產(chǎn)生垂直于金屬工件所在平面的變化磁場,磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B的變化率為1 000πsinωt T/s.焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的99倍,工件非焊接部分每單位長度上的電阻為R0=0.001π Ω·m-1,焊接的縫寬非常小.求焊接過程中焊接處產(chǎn)生的熱功率.(取π2=10,不計(jì)溫度變化對電阻的影響)

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科目：高中物理 來源：2012屆四川省金堂中學(xué)高二下學(xué)期期中考試物理試卷（帶解析） 題型：計(jì)算題

高頻焊接是一種常用的焊接方法，如圖12(a)所示是焊接的原理示意圖．將半徑r＝0.10 m的待焊接的環(huán)形金屬工件放在線圈中，然后在線圈中通以高頻變化電流，線圈產(chǎn)生垂直于工件所在平面勻強(qiáng)磁場，磁場方向垂直線圈所在平面向里，磁感應(yīng)強(qiáng)度B隨時間t的變化規(guī)律如圖(b)所示．工件非焊接部分單位長度上的電阻R0＝1.0×10－3 Ω·m－1，焊縫處的接觸電阻為工件非焊接部分電阻的9倍．焊接的縫寬非常小，不計(jì)溫度變化對電阻的影響．求：
(1)0～2.0×10－2 s和2.0×10－2 s～3.0×10－2 s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電動勢各是多大？
(2)0～2.0×10－2 s和2.0×10－2 s～3.0×10－2 s時間內(nèi)環(huán)形金屬工件中感應(yīng)電流的大小，并在圖(c)中定量畫出感應(yīng)電流隨時間變化的i—t圖象(以逆時針方向電流為正)．
(3)在t＝0.30 s內(nèi)電流通過焊接處所產(chǎn)生的焦耳熱．

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