專利名稱：磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量@@##測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教學(xué)演示用具類，特別是一種磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量 測(cè)試儀。
目前，在教學(xué)中，對(duì)于磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量(以下簡(jiǎn)稱 )這個(gè)極其抽象、難懂且又非常重要的物理量，通常是采用一根長(zhǎng)10－20厘米的通電直導(dǎo)線，將其垂直于磁感應(yīng)線，放進(jìn)蹄形磁鐵的中部，以導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受力大小，來(lái)定性說(shuō)明 值的大小與導(dǎo)線受到磁場(chǎng)力F成正比，與電流I和導(dǎo)線長(zhǎng)度L的乘積成反比，即B＝F／IL。姑且不說(shuō)這種簡(jiǎn)易方法在理論上所造成的錯(cuò)誤，因?yàn)锽值的大小應(yīng)該是B＝F／(2n·I·△L)，單是為了弄清 的物理意義，不僅教師和學(xué)生都挺費(fèi)勁，同時(shí)教學(xué)效果還不太好。
磁測(cè)量在工程技術(shù)中也是較困難的領(lǐng)域，可用儀表不多。用來(lái)測(cè)量 的儀器是特斯拉計(jì)，它是根據(jù)物理學(xué)上的霍耳效應(yīng)原理而設(shè)計(jì)的，不是從 的定義出發(fā)，更不能用于教學(xué)演示。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述不足，提供一種磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量 測(cè)試儀，該測(cè)試儀直接從定義出發(fā)，能正確、清楚和直觀地演示磁場(chǎng)中不同位置的 值變化，從而有效地提高了教學(xué)質(zhì)量。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的有磁鐵和可繞非鐵磁軸轉(zhuǎn)動(dòng)的線圈，以及有測(cè)力機(jī)構(gòu)和測(cè)電流線路，軸的下端固定在非鐵磁支座上。
上述的測(cè)電流線路中，線圈的線頭可以靠在兩個(gè)絕緣的銅半圓環(huán)，注意松緊合適，以免增大靜摩擦力將影響 值的測(cè)量結(jié)果。每個(gè)銅半圓環(huán)粘聯(lián)在與支座固聯(lián)的支桿上端，且分別由導(dǎo)線經(jīng)支座上的左、右接線柱，接開(kāi)關(guān)K、直流電源正極。K的另一端接滑線變阻器R，R的活動(dòng)臂經(jīng)電流表A接電源負(fù)極。
在上述的測(cè)力機(jī)構(gòu)中，一根細(xì)線可以系在線圈側(cè)邊的中點(diǎn)上，水平繞過(guò)滑輪后，一個(gè)由薄鋁片或其它輕、薄材料制成的吊盤(pán)懸掛于其下端。測(cè)量時(shí)，放進(jìn)吊盤(pán)的砝碼重量及吊盤(pán)重量的和，便是細(xì)線對(duì)線圈的拉力F。
上述的線圈呈長(zhǎng)方形或矩形，繞有n匝。線圈的尺寸越小越好，但對(duì)于勻強(qiáng)磁場(chǎng)和磁場(chǎng)強(qiáng)度變化較平緩的空間區(qū)域，則可略大一些，以便制作。
本實(shí)用新型的工作原理是按照B＝F／(2nI·△L)進(jìn)行的。n是線圈匝數(shù)，為一固定值；電流I可測(cè)；△L是線圈側(cè)邊邊長(zhǎng)；只要測(cè)出拉力F即可測(cè)出B值。
若線圈轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受到的摩擦力不可忽略，則可先測(cè)出摩擦力的大小，計(jì)算對(duì)線圈的拉力F時(shí)將其減去。
測(cè)摩擦力的方法是在不通電時(shí)，在下垂的細(xì)線上加小砝碼，當(dāng)線圈略被拉動(dòng)時(shí)，砝碼的總重量即為摩擦力的值。
測(cè)B值時(shí)，可將線圈放在磁場(chǎng)內(nèi)中部的磁力線均勻處，磁場(chǎng)由疊放的兩個(gè)蹄形磁鐵而得到。通電前，使線圈平面與磁感應(yīng)線平行。通電后，調(diào)節(jié)R阻值，使線圈中的電流到所需要的值，此時(shí)線圈會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，慢慢在吊盤(pán)中加入砝碼，直到線圈被拉回到原來(lái)的位置，記下電流值I和吊盤(pán)、砝碼的重量m，再按公式B＝F／(2nI·△L)求出B值。
比如n＝20，I＝0.2A，△L＝2.75cm，F(xiàn)＝mg＝0.5×10－3×9.8則B＝0.5×10－3×9.8／(2×20×0.2×2.75)＝22.2(mT)測(cè)完后可移動(dòng)線圈在另一處測(cè)量，但仍須使線圈所在區(qū)域均勻，最后剪斷細(xì)線讓線圈轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢也可以說(shuō)明該處磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，B值的大小。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是因部件少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，故成本低廉、易于生產(chǎn)和銷售；重要的是，因填補(bǔ)了測(cè)B值的教學(xué)儀器空白，故為老師講授和學(xué)生弄清 的物理意義提供了有力的手段，也為其它方面的 值檢測(cè)提供了方便。此外，若將其制成玩具后，還可為開(kāi)發(fā)兒童的早期智力作出貢獻(xiàn)。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是
圖1的電原理圖。
以下結(jié)合附圖及其實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如
圖1所示，軸2可以采用非鐵磁材料制成，比如織毛衣的鋁針即可作線圈3的轉(zhuǎn)動(dòng)軸2。軸2的上部頂在粘于線圈3上邊中部的凹坑1上，凹坑1可以去掉邊緣部分的按扣制作。軸2的中部通過(guò)粘在線圈3下邊中部的套管4，套管4的粗細(xì)以能容納軸體即可，附圖中套管4是采用截取長(zhǎng)5mm的廢圓珠筆芯塑料管。軸2的下部經(jīng)支桿7的內(nèi)腔固定在非鐵磁材料的支座11上。這樣，線圈3便可繞軸2自由旋轉(zhuǎn)。支桿7采用非金屬材料，比如塑料管即可。在支桿7上端粘有兩個(gè)銅半圓環(huán)6。線圈3的兩個(gè)線頭的銅觸頭5，分別與銅半圓環(huán)6接觸。每個(gè)半圓環(huán)6均經(jīng)導(dǎo)線9接到支座11上的接線柱10上，以便接電源。在線圈3側(cè)邊中部H處系有一根細(xì)線，細(xì)線水平拉直后，經(jīng)一滑輪12，掛上由薄鋁片制成的吊盤(pán)8。線圈3繞有20匝漆包線，其形狀可以是長(zhǎng)方形，尺寸是2.75×2.2cm；也可以是正方形或矩形，主要是便于計(jì)算。
如圖2所示，開(kāi)關(guān)K接滑線變阻器R，R的活動(dòng)臂經(jīng)電流表A接電源負(fù)極，于是K的另一端、電源正極，分別由左、右接線柱10，經(jīng)導(dǎo)線9、銅半圓環(huán)6，與線圈3的兩個(gè)引線接通，形成閉合回路。電源可以是一個(gè)可調(diào)直流電源或直流電池組。
本實(shí)用新型的目前精度約為±5％，若在制造工藝上作進(jìn)一步改進(jìn)，可望達(dá)到特斯拉計(jì)的±2.5％的精度，從而為其能在工程技術(shù)領(lǐng)域中應(yīng)用顯示了良好的前景。
權(quán)利要求1.一種磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量 測(cè)試儀，其特征是所述的測(cè)試儀，設(shè)有磁鐵和線圈3的非鐵磁軸2，軸2的下端固定在非鐵磁支座11上，且設(shè)有測(cè)力機(jī)構(gòu)和測(cè)電流線路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試儀，其特征是在所述的測(cè)電流線路中，設(shè)有分別與線圈3的線頭相接觸的兩個(gè)銅半圓環(huán)6，它們與支座11固連的支桿7粘聯(lián)，且分別由導(dǎo)線9經(jīng)支座11上的左、右接線柱10，接開(kāi)關(guān)K、直流電源正極，K的另一端接滑線變阻器R，R的活動(dòng)臂經(jīng)電流表A接電源負(fù)極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測(cè)試儀，其特征是所述的測(cè)力機(jī)構(gòu)中，一根細(xì)線系在線圈3側(cè)邊中點(diǎn)H上，水平繞過(guò)滑輪12后，下端懸掛有一個(gè)輕、薄形吊盤(pán)8。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的測(cè)試儀，其特征是所述的線圈3，繞有20匝漆包線，呈長(zhǎng)方形或矩形，其邊長(zhǎng)尺寸是2.75×2.2cm。
專利摘要本實(shí)用新型是一種有關(guān)教學(xué)演示的磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量本實(shí)用新型具有為磁感應(yīng)強(qiáng)度矢量
文檔編號(hào)G09B23/00GK2099358SQ9121896
公開(kāi)日1992年3月18日 申請(qǐng)日期1991年7月24日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月24日
發(fā)明者何天菊, 劉軍 申請(qǐng)人:何天菊, 劉軍