Question

在操场上，两同学相距L为10m左右，在东偏北、西偏南11°的沿垂直于地磁场方向的两个位置上，面对面将一并联铜芯双绞线，象甩跳绳一样摇动，并将线的两端分别接在灵敏电流计上．双绞线并联后的电阻R为2Ω，绳摇动的频率配合节拍器的节奏，保持f=2Hz．如果同学摇动绳子的最大圆半径h=1m，电流计的最大值I=3mA．
（1）磁感应强度的数学表达式B=    ．（用R，I，L，f，h等已知量表示）试估算地磁场的磁感应强度的数量级    T．
（2）将两人的位置改为与刚才方向垂直的两点上，那么电流计的读数    ．

Answer 1

【答案】分析：（1）地球存在南北方向的磁场，当闭合电路中的部分导体做切割磁感线运动时，电路中会产生感应电流．根据闭合电路欧姆定律求出感应电动势，由E=BSω求出B．
（2）将两人站立的位置，改为与刚才方向垂直的两点上，没有感应电流产生．
解答：解：（1）根据闭合电路欧姆定律得：E=IR
线圈在匀强磁场中产生的最大电动势为：E=BSω
又：ω=2πf，S≈hL
联立以上各式解得：B=
代入数据解得：B=5×10^-5 T，数量级为10^-5 T．
（2）将两人站立的位置，改为与刚才方向垂直的两点上，绳与磁场平行，不切割磁感线，没有感应电流产生，电流计的读数为0．
故答案为：
（1），10^-5
（2）I=0
点评：本题要了解地磁场的分布，建立物理模型是关键，并要掌握法拉第电磁感应定律、欧姆定律等等电磁感应基本知识．