Question

【題目】電流天平可以用來測量勻強磁場的磁感應強度的大小。測量前天平已調至平衡，測量時，在左邊托盤中放入質量m1=15.0g的砝碼，右邊托盤中不放砝碼，將一個質m0=10.0g，匝數n=10，下邊長l=10.0cm的矩形線圈掛在右邊托盤的底部，再將此矩形線圈的下部分放在待測磁場中，如圖18甲所示，線圈的兩頭連在如圖乙所示的電路中，不計連接導線對線圈的作用力，電源電動勢E=1.5V，內阻r=1.0Ω。開關S閉合后，調節可變電阻使理想電壓表示數U=1.4V時，R1=10Ω，此時天平正好平衡。g=10m/s2，求：

（1）線圈下邊所受安培力的大小F，以及線圈中電流的方向；

（2）矩形線圈的電阻R；

（3）該勻強磁場的磁感應強度B的大小。

Answer 1

【答案】（1）0.05N，順時針（2）R=4Ω（3）0.5T

【解析】（1）天平兩側平衡，因此有 m1g= m0g+F

可得：F= m1g-m0g=0.05N

F的方向豎直向下，根據左手定則可判斷出線框電流方向為順時針

（2）線圈中電流的大小為：I=(E-U)/r=0.1A

根據電路規律：U=I(R1+R)

聯立兩式可得：R=4Ω

（3）矩形線圈下邊所受安培力為：F=nBIl

將數值代入可得： B=F/nIl=0.5T