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某电子天平原理如图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,侧基宽度均为L,忽略边缘效应,一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两
题目详情
某电子天平原理如图所示,E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,两极间的磁感应强度大小均为B,侧基宽度均为L,忽略边缘效应,一正方形线圈套于中心磁极,其骨架与秤盘连为一体,线圈两端C、D与外电路连接.当质量为m的重物放在秤盘上时,弹簧被压缩,秤盘和线圈一起向下运动(骨架与磁极不接触),随后外电路对线圈供电,秤盘和线圈恢复到未放重物时的位置并静止,由此时对应的供电电流I可确定重物的质量.已知线圈的匝数为n,线圈的电阻为R,重力加速度为g.问:

(1)供电电流I是从C端还是D端流入?求重物质量与电流的关系.
(2)若该电子天平能称量的最大质量为M,则线圈消耗的最大功率P是多少?

(1)供电电流I是从C端还是D端流入?求重物质量与电流的关系.
(2)若该电子天平能称量的最大质量为M,则线圈消耗的最大功率P是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)E形磁铁的两侧为N极,中心为S极,由于线圈在该磁铁的最下面的磁通量最大,所以向下的过程中向下的磁通量增加,根据楞次定律可得,感应电流的磁场的方向向上,所以感应电流的方向是逆时针方向(从上向下看),电流由C流出,D端流入.
秤盘和线圈向上恢复到未放重物时的位置并静止,说明安培力的方向向上,由左手定则即可判断出电流的方向是逆时针方向(从上向下看),电流由C流出,由D流入.
两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,线圈匝数为n,左右两侧受力相等,得:
mg=2n•BIL,
即m=
;
(2)设最大称重力是mm
得:mmg=2n•BIL ①
又:P=I2R ②
联立得:P=
.
答:(1)供电电流I是从C端流入,且重物质量与电流的关系m=
.
(2)若该电子天平能称量的最大质量为M,则线圈消耗的最大功率P是
.
秤盘和线圈向上恢复到未放重物时的位置并静止,说明安培力的方向向上,由左手定则即可判断出电流的方向是逆时针方向(从上向下看),电流由C流出,由D流入.
两极间的磁感应强度大小均为B,磁极宽度均为L,线圈匝数为n,左右两侧受力相等,得:
mg=2n•BIL,
即m=
2nBIL |
g |
(2)设最大称重力是mm
得:mmg=2n•BIL ①
又:P=I2R ②
联立得:P=
M2g2R |
4n2B2L2 |
答:(1)供电电流I是从C端流入,且重物质量与电流的关系m=
2nBIL |
g |
(2)若该电子天平能称量的最大质量为M,则线圈消耗的最大功率P是
M2g2R |
4n2B2L2 |
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