高中物理：磁感应强度的测量方法

1、天平平衡法

例1、等臂安培天平秤如图1所示，它的右臂下面挂有一个矩形线圈，线圈共有N匝，下边宽为L，它的下半部悬在匀强磁场B内，磁场方向垂直纸面。当线圈的导线中通有顺时针方向的电流I时，调节砝码使两臂达到平衡；然后使电流反向（大小不变），这时需要在右臂上再加质量为m的砝码后，才能使两臂重新达到平衡。由此求磁感应强度B的大小。

解析：由题意可知，当电流方向改为反向时右边需再加质量，天平才能平衡，由此可知，电流反向，安培力由向下改为向上，所以磁场方向是垂直纸面向里的。设矩形线圈的重力为G₀，第一次平衡时，左边盘中砝码质量为m₁，右边砝码的质量为m₂，由天平原理可知：

 ①

 ②

由①②可知：

，因此磁感应强度

。

2、功能原理法

例2、磁场具有能量，磁场中单位体积所具有的能量叫做能量密度，其值为

，式中B是磁感应强度，

是磁导率，在空气中

为一已知常数。为了近似测得条形磁铁磁极端面附近的磁感应强度B，一学生用一根端面面积为A的条形磁铁吸住一相同面积的铁片P，再用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△L，并测出拉力F，如图2所示。因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，所以由此可得磁感应强度B与F、A之间的关系为B=_________。

解析：在用力将铁片与磁铁拉开一段微小距离△L的过程中，拉力F可认为不变，因此，F所做的功为：W=F△L

以

表示间隙中磁场的能量密度，则间隔中磁场的能量E=

V=

A△L

又题给条件

，故

。

因为F所做的功等于间隙中磁场的能量，即W=E，故有F△L

，解得

。

3、导电液体的附加压强法

例3、如图3所示是一个可以用来测量磁感应强度的装置：一长方体绝缘容器内部高为L，厚为d，左右两管等高处装有两根完全相同的开口向上的管子a、b，上、下两侧装有电极C（正极）和D（负极）并经开关S与电源连接，容器中注满能导电的液体，液体的密度为

；将容器置于一匀强磁场中，磁场方向垂直纸面向里，当开关断开时，竖直管子a、b中的液面高度相同，开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差。若当开关S闭合后，a、b管中液面将出现高度差为h，电路中电流表的读数为I，求磁感应强度B的大小。

解析：开关S闭合后，导电液体中有电流由C流到D，根据左手定则可知导电液体要受到向右的安培力F作用，在液体中产生附加压强P，这样a、b管中液面将出现高度差，在液体中产生附加压强P为P=

，所以磁感应强度B的大小为：

。