15.
(2024·湖北模擬)
如圖
所示某種風(fēng)力發(fā)電裝置,輕質(zhì)釹磁鐵固定在帶狀薄膜的末端,上下各固定一個(gè)完全相同的線圈,當(dāng)風(fēng)通過(guò)薄膜,使薄膜產(chǎn)生周期性的顫振位移,從而在線圈中產(chǎn)生交變電流。如圖
所示為簡(jiǎn)化原理圖,兩線圈與磁鐵共軸,以薄膜平衡位置為原點(diǎn)
建立豎直向上
軸,線圈與磁鐵相距均為
, 當(dāng)風(fēng)力作用時(shí)薄膜帶動(dòng)磁鐵在豎直方向上下振動(dòng)時(shí),振幅為
。已知線圈的匝數(shù)為
、橫截面積為
;磁鐵中軸線上各點(diǎn)磁感應(yīng)強(qiáng)度
的大小與該點(diǎn)到磁鐵中心距離
的關(guān)系如圖
所示,圖中
、
、
為已知量,忽略線圈的長(zhǎng)度,線圈內(nèi)各處磁感應(yīng)強(qiáng)度的豎直分量近似等于線圈中心位置的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小。負(fù)載電阻
的
端與上線圈的
端連接,
端與下線圈的某端連接,使兩線圈作為電源處于串聯(lián)狀態(tài)。不計(jì)線圈電阻和自感互感的影響,重力加速度為
。