Question

磁場只有能量，磁場中單位體積所具有的能量叫做能量密度，其值為B²/2μ．式中B是磁感應強度，μ是磁導率．在空氣中μ為一已知常數．為了近似測得條磁鐵磁極端面附近的磁感強度B，一學生用一根端面面積為A的條形磁鐵吸住一相同面積的鐵片P，再用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離△l，并測出拉力F，如圖所示．因為F所作的功等于間隙中磁場的能量，所以由此可得磁感強度B與F、A之間的關系為B=________．

Answer 1

分析：因為F所做的功等于△L間隙中磁場的能量，所以先分別求出F所做的功和△L間隙中磁場的能量，然后根據等量關系得出一等式，即可解得．
解答：在用力將鐵片與磁鐵拉開一段微小距離△L的過程中，拉力F可認為不變，因此F所做的功為：W=F?△L；
以ω表示間隙中磁場的能量密度，由題給條件ω=，根據磁能量密度的定義可得：
△L間隙中磁場的能量E=ωV=?A?△L；
由題意可知：F所做的功等于△L間隙中磁場的能量，即W=E；
∴F?△L=?A?△L
解得：B=．
故答案為：．
點評：本題考查解磁能量密度，對于學生來說雖是一個新的物理量，但結合所學的密度不難解答；主要是正確理解磁能量密度的物理意義．