測(cè)量磁感強(qiáng)度的五種方法程和界李木成磁感強(qiáng)度B是物理學(xué)中的一個(gè)重要物理量。磁感強(qiáng)度的測(cè)量是一個(gè)與課本知識(shí)有關(guān)的設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，而現(xiàn)在的高考題型重點(diǎn)考查學(xué)生的理解能力和計(jì)算能力，隨著高考的深入，磁感強(qiáng)度的測(cè)量必將以探索性實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)出現(xiàn)在高考題中，著重考查學(xué)生的設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新能力。為此，下面就高考中出現(xiàn)的以磁感強(qiáng)度的測(cè)量為背景而編制的試題進(jìn)行分類(lèi)歸納，介紹磁感強(qiáng)度的測(cè)量的五種方法，為即將到來(lái)的高考提供一些借鑒。一、利用電磁感應(yīng)的原理進(jìn)行測(cè)量把一個(gè)很小的線圈與測(cè)量電量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián)后放在待測(cè)處，然后改變線圈的狀態(tài)使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流，測(cè)出感應(yīng)電量Q，就可以算出該處的磁感強(qiáng)度B。例1.如圖1所示是一種測(cè)量通電螺線管中磁場(chǎng)的裝置，把一個(gè)很小的測(cè)量線圈A放在待測(cè)處，線圈與測(cè)量電量的沖擊電流計(jì)G串聯(lián)，當(dāng)用雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S使螺線管的電流反向時(shí)，測(cè)量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而引起電荷的遷移，由表G測(cè)出電量Q，就可以算出線圈所在處的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。已知測(cè)量線圈共有N匝，直徑為d，它和表G串聯(lián)電路的總電阻為R，則被測(cè)處的磁感強(qiáng)度B為多大？圖1解析：當(dāng)雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S使螺線管的電流反向時(shí)，測(cè)量線圈中就產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律可得：2BnAt,QE由歐姆定律得：1=0=R八2QR由上述二式可得：Bf二、利用物體的平衡原理進(jìn)行測(cè)量利用安培秤測(cè)出安培力的大小F，然后根據(jù)安培力的公式F=BL1就可以算出磁感強(qiáng)度B。例2.安培秤如圖2所示，它的一臂下面掛有一個(gè)矩形線圈，線圈共有N匝，它的下部懸在均勻磁場(chǎng)B內(nèi)，下邊一段長(zhǎng)為L(zhǎng)，它與B垂直。當(dāng)線圈的導(dǎo)線中通有電流I時(shí)，調(diào)節(jié)砝碼使兩臂達(dá)到平衡；然后使電流反向，這時(shí)需要在一臂上加質(zhì)量為m的砝碼，才能使兩臂再達(dá)到平衡。求磁感強(qiáng)度B的大小。

所以F=所以F=NBLI=1mgA解析：根據(jù)天平的原理很容易得出安培力F=-mgcmg因此磁感強(qiáng)度：B=看三、利用導(dǎo)電液體的附加壓強(qiáng)進(jìn)行測(cè)量通電液體在磁場(chǎng)中要受到安培力，安培力的作用又要在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)p。通過(guò)測(cè)量附加壓強(qiáng)p就可以算出磁感強(qiáng)度B。例3.如圖3所示是一個(gè)可以用來(lái)測(cè)量磁感強(qiáng)度的裝置：一截面是正方形的長(zhǎng)方體絕緣容器內(nèi)部高為L(zhǎng)，厚為d，左右兩管等高處裝有兩根完全相同的開(kāi)口向上的管子a、b，上、下兩側(cè)裝有電極C（正極）和D（負(fù)極）并經(jīng)開(kāi)關(guān)S與電源連接，容器中注滿能導(dǎo)電的液體，液體的密度為P；將容器置于一勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，磁場(chǎng)方向垂直紙面向里。當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，豎直管子a、b中的液面高度相同；開(kāi)關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)高度差。若當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合后，a、b管中液面將出現(xiàn)的高度差為h，電路中電流表的讀數(shù)為K，求磁感應(yīng)強(qiáng)度B的大小。圖3一一圖3一一解析：開(kāi)關(guān)S閉合后，導(dǎo)電液體中有電流由C流到D，根據(jù)左手定則可知導(dǎo)電液體要受到向右的安培力F作用，在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)p，這樣a、b管中液面將出現(xiàn)高度差。在液體中產(chǎn)生附加壓強(qiáng)p為：BLILdPghd所以磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小為：B=—四、利用能量守恒的原理進(jìn)行測(cè)量利用能量守恒的原理及磁場(chǎng)的相關(guān)知識(shí)，就可以算出磁感強(qiáng)度B。B2例4.磁場(chǎng)具有能量，磁場(chǎng)中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值目，式中B是感應(yīng)2pi強(qiáng)度，M是磁導(dǎo)率，空氣中的p為一已知常數(shù)。為了近似測(cè)得條形磁鐵磁極端面附近的磁感應(yīng)強(qiáng)度B，一學(xué)生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同的面積的鐵片p，再用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離△L，并測(cè)出拉力F，如圖4所示。因?yàn)镕所做的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，所以由此可得磁感應(yīng)強(qiáng)度B與F、A之間的關(guān)系為B=。圖4解析：在用力將鐵片與磁鐵拉開(kāi)一段微小距離AL的過(guò)程中，拉力F可認(rèn)為不變，因此，F(xiàn)所做的功為W=FAL。以w表示間隙中磁場(chǎng)的能量密度，則間隔中磁場(chǎng)的能量W'=^V=心ALB2 B2…又由題給條件W ，故W=LAAL2p 2p因?yàn)镕所作的功等于間隙中磁場(chǎng)的能量，即W=WB2故有FAL=—AAL2p? '2pF解得：B=,,'—-A五、利用霍爾效應(yīng)的原理進(jìn)行測(cè)量將導(dǎo)體放在沿x方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中并通有沿y方向的電流時(shí)，在導(dǎo)體的上下兩側(cè)面間會(huì)出現(xiàn)電勢(shì)差，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效應(yīng)。利用霍爾效應(yīng)的原理可以制造磁強(qiáng)計(jì)，測(cè)量磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度。例5.磁強(qiáng)計(jì)的原理如圖5所示。電路中有一段金屬導(dǎo)體，它的橫截面為邊長(zhǎng)等于a的正方形，放在沿x正方向的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中，導(dǎo)體中通有沿y方向、電流強(qiáng)度為I的電流，已知金屬導(dǎo)體單位體積中的自由電子數(shù)為n，電子電量為e，金屬導(dǎo)體導(dǎo)電過(guò)程中，自由電子所做的定向移動(dòng)可以認(rèn)為是勻速運(yùn)動(dòng)，測(cè)出導(dǎo)體上下兩側(cè)面間的電勢(shì)差為U。求：導(dǎo)體上、下側(cè)面哪個(gè)電勢(shì)較高？磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度是多大？圖5圖5解析：（1）因?yàn)殡娏飨蛴遥越饘僦械碾娮酉蜃筮\(yùn)動(dòng)，根據(jù)左手定則可知電子向下側(cè)偏移，下表面帶負(fù)電荷，上表面帶正電荷，所以上側(cè)電勢(shì)高。（2）由于電子做勻速運(yùn)動(dòng)，所以F=F洛，有e—=Bev，且I=neSv=nea2v，解出（2）由于電子做勻速運(yùn)動(dòng)，所以neaUB— I測(cè)量磁感強(qiáng)度的方法靈活多變，除上述五種測(cè)量磁感強(qiáng)度電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)、（2002測(cè)量磁感強(qiáng)度的方法靈活多變，除上述五種測(cè)量磁感強(qiáng)度電磁流量計(jì)、磁流體發(fā)電機(jī)、（2002年全國(guó)高考）利用電的方法外，還有速度選擇器、質(zhì)普儀、磁作用輸送非導(dǎo)電液體的裝置等與磁感強(qiáng)度有