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图为一电流表的原理示意图。质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一绝缘挂钩与一竖直悬挂的*簧相连,*簧劲度系数为k。在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外。与MN的右端N连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于ab。当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合:当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。
(1)当电流表示数为零时,*簧伸长多少?(重力加速度为g)
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k = 2.0 N/m, = 0.20 m, = 0.050 m,B = 0.20 T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?
【回答】
(1)设*簧的伸长为x ,则有 mg=kx ①
由①式得 x= ②
(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下。因此M端应接正极。
(3)设满量程时通过MN的电流强度为Im,则有
③
联立①③并代入数据得
Im=2.5 A ④
(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B′,则有
⑤
由①⑤得
⑥
代入数据得
= 0.10 T
知识点:磁场对通电导线的作用力
题型:计算题
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