問題詳情:
圖為一電流表的原理示意圖。質量為m的均質細金屬棒MN的中點處通過一絕緣掛鈎與一豎直懸掛的*簧相連,*簧勁度係數為k。在矩形區域abcd內有勻強磁場,磁感應強度大小為B,方向垂直紙面向外。與MN的右端N連接的一絕緣輕指針可指示標尺上的讀數,MN的長度大於ab。當MN中沒有電流通過且處於平衡狀態時,MN與矩形區域的cd邊重合:當MN中有電流通過時,指針示數可表示電流強度。
(1)當電流表示數為零時,*簧伸長多少?(重力加速度為g)
(2)若要電流表正常工作,MN的哪一端應與電源正極相接?
(3)若k = 2.0 N/m, = 0.20 m, = 0.050 m,B = 0.20 T,此電流表的量程是多少?(不計通電時電流產生的磁場的作用)
(4)若將量程擴大2倍,磁感應強度應變為多大?
【回答】
(1)設*簧的伸長為x ,則有 mg=kx ①
由①式得 x= ②
(2)為使電流表正常工作,作用於通有電流的金屬棒MN的安培力必須向下。因此M端應接正極。
(3)設滿量程時通過MN的電流強度為Im,則有
③
聯立①③並代入數據得
Im=2.5 A ④
(4)設量程擴大後,磁感應強度變為B′,則有
⑤
由①⑤得
⑥
代入數據得
= 0.10 T
知識點:磁場對通電導線的作用力
題型:計算題