Question

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，磁极宽度均为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，已知线圈匝数为n，线圈电阻为R，重力加速度为g.问

(1)线圈向下运动过程中，线圈中感应电流是从C端还是从D端流出？

(2)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．

(3)若线圈消耗的最大功率为P，该电子天平能称量的最大质量是多少？

Answer 1

 (1)从C端流出　(2)从D端流入　  (3)

本题借助安培力来考查力的平衡，同时借助力的平衡来考查受力平衡的临界状态．

 (1)感应电流从C端流出．

(2)设线圈受到的安培力为F_A，外加电流从D端流入．

由F_A＝mg和F_A＝2nBIL

得m＝I

(3)设称量最大质量为 m₀.

由m＝I和P＝I²R

得m₀＝