Question

【題目】如圖所示的電流天平可用來測出安培力的大小:天平的右臂下面用細繩掛有一個寬為L，共N 匝的矩形線圈，線圈的下部懸在垂直紙面方向、磁感強度大小為B 的勻強磁場中，當線圈中沒有電流通過時，天平平衡。當線圈中通有電流時，天平失去平衡，通過改變砝碼后，天平重新平衡，據此可以測出安培力的大小。問：

⑴當線圈中通有順時針方向的電流時(如圖) ，發現細繩的拉力減小，請判斷磁場的方向并在虛框中畫出；

⑵若某次測量中，在右盤中添加質量為m 的砝碼后，天平恢復平衡，此時線圈受到的安培力為多大？線圈中的電流多大？（重力加速度為g，答案用給定的符號表達）

Answer 1

【答案】(1) 磁場應垂直紙面向外；(2)I=mg/NBL

【解析】(1) 當線圈中沒有電流通過時，拉力T=m0g，當線圈中通有電流時，發現細繩的拉力減小，則有T+F=m0g，故線圈所受安培力向上，根據左手定則可知磁場應垂直紙面向外；

(2) 由平衡條件可知，線圈受到的安培力F=mg，又由安培力F=NBIL 可知，通過線圈的電流I= mg/ NBL。