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图为一电流表的原理示意图.质量为m的均质细金属棒MN的中点处通过一挂钩与一竖直悬挂的弹簧相连,绝缘弹簧劲度系数为 k 。在矩形区域abcd内有匀强磁场,磁感应强度大小为B,方向垂直纸面向外.与MN的右端 N 连接的一绝缘轻指针可指示标尺上的读数,MN的长度大于.当MN中没有电流通过且处于平衡状态时,MN与矩形区域的cd边重合:当MN中有电流通过时,指针示数可表示电流强度。
(1)当电流表示数为零时,弹簧伸长多少?(重力加速度为 g )
(2)若要电流表正常工作,MN的哪一端应与电源正极相接?
(3)若k = 2.0N/m ,  = 0. 20m , = 0. 050m , B = 0. 20T,此电流表的量程是多少?(不计通电时电流产生的磁场的作用)
(4)若将量程扩大2倍,磁感应强度应变为多大?

答案

(l)设弹簧的伸长为,则有①由①式得: ②(2)为使电流表正常工作,作用于通有电流的金属棒MN的安培力必须向下。因此M 端应接正极。(3)设满量程时通过MN间电流强度为Im.则有 ③联立①③并代入数据得 ④(4)设量程扩大后,磁感应强度变为B/,则有⑤由①⑤式得: ⑥代入数据得:

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