专利名称：动生电动势测定仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种定量测定在磁场中匀速转动导体产生的动生电动势的物理实验仪器。
技术背景现在仅仅研究出了测量导体在匀强磁场中平动产生的动生电动势的测量仪器[1]。这种仪器存在的问题是，由于导体平动的范围比较大，在大范围内获得匀强磁场是比较困难的，使得动生电动势的测量很难在实验室内推广。[I],童培雄，赵在忠，饶双梅，潘正元.动生电动势的测量[C]第六届会国高等学校物理实验教学研讨会论文集(下)，上海2004.
发明内容由于较大范围的匀强磁场获得存在的困难，目前物理实验没有由学生操作的动生电动势实验。本实用新型把导体放在亥姆霍兹线圈轴线中点附近产生的匀强磁场中转动，测定转动导体中产生的动生电动势，其有益效果是解决了在平动中需要在大范围内存在匀强磁场的困难，也使得动生电动势的测量便于在实验室内推广。理论上，放置在匀强磁场中的导体绕固定轴匀速转动时，测定导体中产生的电压，即为导体中产生的动生电动势。本实用新型需要的匀强磁场由亥姆霍兹线圈提供。亥姆霍兹线圈是一对共轴圆线圈，两圆线圈的间距等于圆线圈的直径。当亥姆霍兹线圈(匝数为N、半径为R)中通以同向稳恒电流I时，在其轴线中点附近能像通电螺线管一样产生匀强磁场区。理论上可以证明亥姆霍兹线圈轴线中点附近的磁感应强度由公式(I)确定B = 0.7155^‘
κCl;公式中μ ^为真空中的磁导率。长度为L的金属杆在匀强磁场B中以角速度ω转动，产生的动生电动势ε的理论值由公式⑵确定S = ^BroL2(2)公式(2)就是测定动生电动势的原理。其中的匀强磁场磁感应强度由公式(I)计算得到，角速度ω由发动机提供的参数得到，金属杆的长度L用螺旋测微计测得，把以上的参数带入公式(2)中就可以计算得到动生电动势ε的理论值，由电压表测得的金属杆两端电压为实验值。动生电动势测定仪主要由硬塑料架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆、两个圆线圈组成的亥姆霍兹线圈、一端带铜球的铝杆、以干电池为动力的微型电动机、直流电源、电压表、固定螺丝和硬塑料托盘组成，其特征是硬塑料材架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆、固定螺丝和硬塑料托盘的材质必须是塑料的，以硬塑料材质的架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆为支撑物，亥姆霍兹线圈、一端带铜球的铝杆和以干电池为动力的微型电动机固定在该支撑物上，以及一端带铜球的铝杆，在微型电动机的驱动下，以不带铜球端为转动轴，带铜球端被限制在固定轨道上转动。本实用新型主要可以进行下面几个方面的实验研究。第一，通过改变亥姆霍兹线圈中的电流，从而改变磁感应强度，可以研究在转动导体的长度和转动速度一定的情况下，产生的动生电动势与磁感应强度之间的关系。第二，通过改变转动导体的转动速度(改变发动机的转速)，可以研究在转动导体的长度和磁感应强度一定的情况下，产生的动生电动势与转动导体转动速度之间的关系。本实用新型的亥姆霍兹线圈中的电流强度控制在500毫安左右，可以通过计算得到亥姆霍兹线圈中的磁感应强度在毫特斯拉数量级，在现有市场上的微型电动机的转动速度下产生的动生电动势不会超过36伏。
附图是动生电动势测定仪示意图。其各部分的说明如下I以干电池为动力的微型电动机。2绝缘杆。3圆线圈，亥姆霍兹线圈之一，两侧均匀缠绕等匝导线。4圆形金属轨道。5 一端带有铜球的铝杆，可以沿确定的轨道转动。6圆线圈，亥姆霍兹线圈之二，两侧均匀缠绕等匝导线。7 导线。8硬塑料架台。9直流电源，以及相关导线。10电压表，以及相关导线。11硬塑料材质带刻度的架台上支杆。12固定螺丝(硬塑料材质)。13硬塑料托盘
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步描述。附图中的动生电动势测定仪主要由硬塑料架台8、硬塑料材质带刻度的架台上支杆11、两个圆线圈3和6组成的亥姆霍兹线圈、一端带铜球的铝杆5、以干电池为动力的微型电动机I、直流电源9、电压表10、固定螺丝12和硬塑料托盘13组成。为了避免电磁感应，硬塑料架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆、固定螺丝和硬塑料托盘的材质必须是塑料的。圆线圈3和圆线圈6共同组成了亥姆霍兹线圈(导线7均匀等匝地缠绕在圆线圈两侧)。亥姆霍兹线圈通过硬塑料托盘固定在硬塑料架台上，由硬塑料材质带刻度的架台上支杆的刻度调整两圆线圈间距，取两圆线圈的直径和间距均为20cm，线圈匝数N = 100。以硬塑料架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆为支撑物，亥姆霍兹线圈、一端带铜球的铝杆和以干电池为动力的微型电动机固定在该支撑物上。把一端带有铜球的铝杆的不带铜球端固定在亥姆霍兹线圈轴线中点(处于匀强磁场区域)与绝缘杆2连接，在以干电池为动力的微型电动机驱动下，以绝缘杆为转动轴转动，其转动平面与亥姆霍兹线圈平面平行。带铜球端限制在一个圆形金属轨道4上，使其可以在该圆形金属轨道上运动。圆形金属轨道中间断开，并用硅胶粘金属胶水胶合，这样可以避免圆形金属轨道形成闭合回路。圆形金属轨道半径和一端带有铜球的铝杆的总长度均取Icm0亥姆霍兹线圈由直流电源提供安全电压，以干电池为动力的微型电动机也加安全电压。经计算，在上述情况下在一端带有铜球的铝杆两端产生的电压也是安全电压。以干电池为动力的微型电动机以一定角速度转动时，连接在一端带有铜球的铝杆两端电压表的读数就是动生电动势。
权利要求1.动生电动势测定仪是一种测定导体在磁场中转动所产生的动生电动势的仪器，主要由硬塑料架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆、两个圆线圈组成的亥姆霍兹线圈、一端带铜球的铝杆、以干电池为动力的微型电动机、直流电源、电压表、固定螺丝和硬塑料托盘组成，其特征是硬塑料材架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆、固定螺丝和硬塑料托盘的材质必须是塑料的，以硬塑料材质的架台、硬塑料材质带刻度的架台上支杆为支撑物，亥姆霍兹线圈、一端带铜球的铝杆和以干电池为动力的微型电动机固定在该支撑物上，以及一端带铜球的铝杆，在微型电动机的驱动下，以不带铜球端为转动轴，带铜球端被限制在固定轨道上转动。
专利摘要动生电动势测定仪是一种定量测定在匀强磁场中匀速转动导体产生的动生电动势的物理实验仪器。亥姆霍兹线圈、导体和微型电动机固定在塑料材质的支撑物上。把导体放到亥姆霍兹线圈轴线中点附近的匀强磁场中，在微型电动机的驱动下使导体沿与亥姆霍兹线圈轴线垂直的平面内匀速转动，用电压表测定导体两端的电压就是导体转动时产生的动生电动势。微型电动机和亥姆霍兹线圈都使用安全电压，在导体中产生的动生电动势也在安全范围内。
文档编号G09B23/18GK202771696SQ201220111449
公开日2013年3月6日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者李启成 申请人:李启成