高频焊接是一种常用的焊接方法,图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以高频变化电流,线圈产生垂直于工件所在平面的匀

◎ 题目

高频焊接是一种常用的焊接方法,图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以高频变化电流,线圈产生垂直于工件所在平面的匀强磁场,磁感应强度B随时间t的变化规律如图2所示,t=0时刻磁场方向垂直线圈所在平面向外。工件非焊接部分单位长度上的电阻R0=1.0×10-3W×m-1,焊缝处的接触电阻为工件非焊接部分电阻的9倍,焊接的缝宽非常小,不计温度变化对电阻的影响。
(1)求环形金属工件中感应电流的大小,在图3中画出感应电流随时间变化的i-t图象(以逆时针方向电流为正);
(2)求环形金属工件中感应电流的有效值;
(3)求t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热.

◎ 答案

(1)1.0′103A    

(2)816A                            (3)1.13′103J

◎ 解析

(1)环形金属工件电阻为R=2prR0+9′2prR0=20prR0=6.28′10-3Ω

在0-2T/3时间内的感应电动势为
E==6.28V
电流为I==1.0′103A
由楞次定律得到电流方向逆时针
I-t关系图象如图4所示.
(2)设环形金属工件中电流的有效值为I,在一个周期内
I2RT
解得:I=A=816A
(3)在t=0.30s内电流通过焊接处所产生的焦耳热为
R'=9′2prR0=5.65′10-3Ω
解得:Q=I2R't=1.13′103J

◎ 知识点

    专家分析,试题“高频焊接是一种常用的焊接方法,图1是焊接的原理示意图。将半径为r=10cm的待焊接的环形金属工件放在线圈中,然后在线圈中通以高频变化电流,线圈产生垂直于工件所在平面的匀…”主要考查了你对  【法拉第电磁感应定律】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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