專利名稱：直線電流磁感應(yīng)強(qiáng)度演示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本裝置屬物理演示實(shí)驗(yàn)儀器。
直線電流磁感應(yīng)強(qiáng)度的演示實(shí)驗(yàn)是物理教學(xué)中較為重要的內(nèi)容。國(guó)內(nèi)外已往的該實(shí)驗(yàn)裝置是將各器件臨時(shí)組合在講桌上，采用大電流和繁瑣的測(cè)磁方法，存在可見(jiàn)度小，不易觀測(cè)、計(jì)算復(fù)雜等缺點(diǎn)，因此，演示效果不理想，一般不被物理教師所利用。新研制的直線電流磁感應(yīng)強(qiáng)度演示器是演示該實(shí)驗(yàn)的專用儀器，由于利用投影演示方法和特殊設(shè)計(jì)的測(cè)磁計(jì)，可使過(guò)去只能在水平面內(nèi)進(jìn)行觀察的小磁針和電流表變成在豎直面上放大觀測(cè)，各物理量可直接測(cè)量，節(jié)省演示時(shí)間，提高了實(shí)驗(yàn)效果。
研制本儀器的目的是采用投影方法定量演示直線電流的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流強(qiáng)度I和距離r之間的關(guān)系。
該儀器主要由矩形線圈〔1〕、電流表〔3〕、電源(1.5V)、測(cè)磁計(jì)〔6〕、底板〔9〕等部件所構(gòu)成。
矩形線圈〔1〕的框架可用槽鋁制作，邊長(zhǎng)可為240×360mm，槽內(nèi)面粘有絕緣膠帶。矩形線圈〔1〕的繞線可為φ0.8漆包線，匝數(shù)可為n＝44。繞線的一個(gè)端線與線圈支桿〔2〕聯(lián)接，并可通過(guò)底板〔9〕上的蝶形螺絲〔12〕與電源負(fù)極接通；繞線的另一端焊有插頭，與電流表〔3〕的負(fù)端聯(lián)接。
電流表〔3〕的量程為300mA，刻度盤制成透明的。電流表〔3〕的正端用導(dǎo)線與電位器〔8〕和開(kāi)關(guān)〔7〕串聯(lián)后接電源的正極。電流表〔3〕指示的是一匝導(dǎo)線的電流強(qiáng)度i，總電流強(qiáng)度I＝ni，i的大小可用電位器〔8〕來(lái)調(diào)節(jié)，電位器〔8〕的阻值可為0～27Ω。線圈框架上粘有紅色的有機(jī)玻璃箭頭，用來(lái)示意電流I的方向。箭頭為兩段，兩段中間可插入底板〔9〕。
線圈支桿〔2〕可用角鋁制作，它具有導(dǎo)電和支撐雙重作用。線圈支桿〔2〕一端與線框固定，另一端有開(kāi)口，能插入蝶形螺絲〔12〕。這樣，矩形線圈〔1〕根據(jù)需要可與底板〔9〕隨時(shí)組裝或拆卸。
底板〔9〕可用3mm厚透明有機(jī)玻璃板加工而成。電流表〔3〕、電池〔4〕、電池夾〔5〕、開(kāi)關(guān)〔7〕、電位器〔8〕及導(dǎo)線等部件均安裝在底板〔9〕上。底板〔9〕下裝有兩個(gè)可折底腳〔10〕，拆卸時(shí)，將底腳〔10〕折回。
測(cè)磁計(jì)〔6〕是一種特制的用來(lái)相對(duì)觀測(cè)磁感應(yīng)強(qiáng)度大小的演示儀表。測(cè)磁計(jì)〔6〕主要由小磁針、透明表盤、有機(jī)玻璃外殼等組成。當(dāng)電流強(qiáng)度I＝0時(shí)，使小磁針的N、S極位于r坐標(biāo)軸線上，磁針的N極指北，與地磁場(chǎng)Bo的方向一致。通電后，電流磁場(chǎng)B與地磁場(chǎng)Bo合成，合成磁場(chǎng)BH與Bo夾角為θ，這時(shí)磁針的指向與BH一致，因Bo不變，所以B＝Botgθ即電流磁場(chǎng)B與θ角的正切值成正比。在正切值等量增加時(shí)，θ角并非等量增加。為此設(shè)計(jì)了正切刻度盤，可以直接指示tgθ的大小，省略了θ與tgθ之間的換算關(guān)系。正切刻度盤分為左右兩排刻度，其選取由教室的方位而定?？潭戎甘静皇荁的絕對(duì)測(cè)定值，而是相對(duì)測(cè)定值。
標(biāo)尺〔11〕用透明有機(jī)玻璃尺改制而成，標(biāo)尺〔11〕與r坐標(biāo)軸平行，尺的兩端有墊塊把尺墊起，測(cè)磁計(jì)〔6〕的底板插在標(biāo)尺〔11〕的下面，沿r坐標(biāo)可平移。標(biāo)尺〔11〕的零點(diǎn)與繞線的中心線對(duì)齊，測(cè)磁計(jì)〔6〕中線在標(biāo)尺〔11〕上所對(duì)刻度為r值。
該儀器可形象地演示直線電流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流強(qiáng)度I成正比，與距離r成反比的關(guān)系。本儀器可直接觀測(cè)，教師在講授時(shí)可利用投影儀(OHP)投影放大演示，供幾百學(xué)生同時(shí)觀測(cè)，現(xiàn)象清晰，可見(jiàn)度大，操作簡(jiǎn)便，演示效果良好。本儀器適用于高校普通物理教學(xué)和高中物理教學(xué)。
附


圖1為直線電流磁感應(yīng)強(qiáng)度演示器結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖2為測(cè)磁計(jì)〔6〕結(jié)構(gòu)示意圖。
權(quán)利要求1.一種演示直線電流的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流強(qiáng)度I和距離r之間關(guān)系的實(shí)驗(yàn)儀器，其主要特征在于由具有透明正切刻度盤的測(cè)磁計(jì)[6]、透明刻度盤的電流表[3]、矩形線圈[1]及投影儀構(gòu)成。
2.按照權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于具有測(cè)定距離r的透明標(biāo)尺〔11〕。
3.按照權(quán)利要求1所述的實(shí)驗(yàn)儀器，其特征在于矩形線圈〔1〕與底板〔9〕有組裝拆卸裝置〔12〕、〔2〕、〔10〕。
專利摘要本實(shí)用新型屬物理演示實(shí)驗(yàn)儀器。它由透明正切刻度盤的測(cè)磁計(jì)(6)、透明刻度盤的電流表(3)，矩形線圈(1)及投影儀構(gòu)成。該儀器采用投影方式定量演示直線電流磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度B與電流強(qiáng)度I和距離r之間的關(guān)系。由于利用投影演示方法和特殊設(shè)計(jì)的測(cè)磁計(jì)可使以往只能在水平面進(jìn)行觀察的小磁針和電流表變成在豎直面上放大觀測(cè)，各物理量可直接測(cè)量，本儀器可供高校普通物理教學(xué)和高中物理教學(xué)使用。
文檔編號(hào)G09B23/18GK2060004SQ8921861
公開(kāi)日1990年8月1日 申請(qǐng)日期1989年10月26日 優(yōu)先權(quán)日1989年10月26日
發(fā)明者韓長(zhǎng)明, 張娟 申請(qǐng)人:東北師范大學(xué)