Question

【题目】某试验小组为了探究通电长直导线产生的磁场的磁感应强度B与导线上电流强度I0和距离r间的关系，设计了如下的试验：一根固定通电长直导线通以可调节的电流强度I0，一根可以自由运动的短导线与之在同一平面内，通以恒定的电流I=2A，长度L=0.1m，应用控制变量法：

（1）使两导线距离r保持不变,调节长直导线中的电流强度I0，测得相应的磁场力F，得到如下实验数据：

试验次数	1	2	3	4	5
电流强度I0/A	5.0	10	15	20	25
磁场力F/×10-4N	1.01	2.00	2.98	3.96	5.02
磁感应强度B/×10-3T	_______	_______	_______	_______	_______

填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值，并归纳磁感应强度B和产生磁场的长直导线上的电流I0的关系是______________．

（2）使长直导线中的电流强度I0保持不变，调节短导线与之的距离r，测得相应的磁场力F，得到如下实验数据：

试验次数	1	2	3	4	5
距离r/m	0.05	0.10	0.15	0.20	0.25
磁场力F/×10-4N	12.0	5.9	4.1	3.0	2.4
磁感应强度B/×10-3T	_______	_______	_______	_______	_______

填充上述表格中的磁感应强度B一栏的值，并归纳磁感应强度B和空间位置与长直导线间的距离r的关系是______________．

Answer 1

【答案】 0.505 1.00 1.49 1.98 2.51 成正比 6.00 2.95 2.05 【答题空10】1.50 1.20 成反比

【解析】（1）使两导线距离r保持不变,调节长直导线中的电流强度I0，测得相应的磁场力为： ，变形得： ，当I0=5.0 F= 1.01×10-4N 时代入可得： ;

当I0=10 F= 2.00×10-4N时 代入可得： ；当I0=15 F= 2.98×10-4N时 代入可得： ；当I0=20 F=3.96×10-4N时 代入可得： ；

当I0=25 F=5.02×10-4N时 代入可得： ；可以看出电流增加为n倍时，F也增加为n倍，说明F与I成正比。

（2）使长直导线中的电流强度I0保持不变，调节短导线与之的距离r，测得相应的磁场力： ，变形得： ，当r=0.05 F= 12.0×10-4N 时代入可得： ；

当r=0.10 F= 5.9×10-4N 时代入可得： ；当r=0.15 F= 4.1×10-4N 时代入可得： ；当r=0.20 F= 3.0×10-4N 时代入可得： ；当r=0.25 F= 2.4×10-4N 时代入可得： ；由此可知磁感应强度B和空间位置与长直导线间的距离r成反比。