
【化】 current balance
electric current; electrical current; electricity
【計】 I
【化】 current; electric current; electric current (strength)
【醫】 current; electric current; rheo-
balance; scale
【化】 balance
【醫】 balance; Ib.; L.; scale
電流天平(Current Balance)是一種基于電磁學原理設計的精密測量儀器,主要用于測定電流強度或驗證安培力定律。其英文對應表述為“Ampere Balance”或“Current Balance”,名稱源于其通過平衡電磁力與機械力的工作機制。
原理與結構
該裝置的核心原理是安培力公式:
$$
F = B cdot I cdot L
$$
其中,$F$為導線在磁場中受到的力,$B$為磁感應強度,$I$為電流,$L$為導線有效長度。電流天平通過調節已知砝碼的重力與電磁力達到平衡狀态,從而計算電流值。
曆史與應用
電流天平最早由英國物理學家威廉·湯姆森(開爾文勳爵)改進設計,被國際計量局(BIPM)列為早期電學基準儀器之一(來源:《計量學發展史》)。現代雖已被量子化标準取代,但其在電磁學實驗教學中仍具重要地位,例如清華大學基礎物理實驗中心将其用于安培力定量研究(來源:清華大學物理系實驗課程大綱)。
權威定義參考
電流天平是一種利用電磁力平衡原理進行測量的儀器,主要應用于質量稱量和磁場強度分析。以下是其詳細解釋:
電流天平通過電磁力與物體重力或磁場力的平衡來實現測量。其核心原理是安培力(F = LI×B)或洛倫茲力作用下的力學平衡,常用于實驗室中的精确測量。
質量測量場景
當用于稱重時,稱盤與通電線圈相連并置于磁場中。物體重力使線圈産生反向電磁力,通過調節電流使系統平衡。電流強度與重力成正比,最終轉換為質量讀數。
公式表達:
$$
mg = nBIL
$$
其中,m為物體質量,g為重力加速度,B為磁感應強度,I為電流,L為線圈有效長度,n為線圈匝數。
磁場測量場景
在測量勻強磁場時,通過改變線圈電流方向,比較兩次平衡所需砝碼質量差Δm,計算磁感應強度B。
公式推導:
$$
B = frac{Δm cdot g}{2nIL}
$$
示例:當線圈電流I=0.10 A、匝數n=9、長度L=10.0 cm時,通過添加Δm=8.78 g的砝碼,可算出磁感應強度B≈0.48 T。
案例摘要棒劑布紋沉積電勢持針器除息次沒食子酸銻鈉單模矩陣單紋螺釘定步酶防爆型電動機副關節矽溴仿皓礬荒蕪挾角救濟品肌粘連狙擊手硫碳鉛石磨破的牛至油球形對偶去敏靈商譽法閃脈沖水楊酸苯酯順手梯形螺紋瞳孔計