如图，灯泡
左侧存在水平向右的磁感应强度为
的匀强磁场，长为
的金属棒绕竖直轴
在磁场中以角速度
匀速转动，且始终平行于
。两个分别以
为圆心、半径
的光滑金属圆环上下平行水平放置，分别与金属棒上下端接触，理想自耦变压器原线圈串联灯泡
由金属棒供电，灯泡
的阻值始终为
与定值电阻
的阻值始终均为
。滑动变阻器的全值电阻
，在滑片
从
端滑动到
端的过程中，两个灯泡始终发光且工作在额定电压以内，不计圆环、金属棒和导线的电阻，开始
位于原副线圈的匝数比为
处。
（1）将
移动到何处时
最大？
（2）求
的最大值；
（3）若
在第（1）问求得的位置，将触头
移动到原副线圈匝数比为多少时，副线圈电路中消耗的功率最大？
【答案】（1）
在中间时；（2）
；（3）
【详解】
（1）导体棒线速度大小为
设
时刻导体棒相对竖直轴
转动的角度为
，则
如图1
在
时刻导体棒的线速度沿垂直磁场方向的分速度大小
由法拉第电磁感应定律可得
金属棒产生感应电动势的有效值
根据原副线圈两端的电流和电压的比值关系可知，原线圈的“等效电阻”与副线圈的电阻的比值关系为
等效电路如图所示
位于滑动变阻器中间时，负载电阻最大，
最大，
最大。
（2）
位于滑动变阻器中间时
等效电阻
则
（3）
原与
电阻相等时，负载电阻功率最大，有
即
求得
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