安培力测量装置的制作方法

本发明涉及一种实验装置，尤其涉及一种安培力测量装置。

背景技术：

安培力的实验原理为：在匀强磁场中，当通电导线与磁场的方向垂直时，电流所受的安培力f等于磁感强度b、电流i和导线通电部分长度l三者的乘积。

现有技术中，存在对安培力进行测量的装置，但其存在以下主要缺陷：由于安培力较小导线对线框的作用力会引起误差；测量的是线框整体的受力而不是一根直导线的受力，学生理解时需要有一定的转化过程。并且，在研究安培力与通电导线长度关系的时候只能通过改变导线框横竖测量2个值，而不能任取通电导线长度。

因此，本发明致力于提供一种能够更直观的进行演示的装置。

技术实现要素：

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：

一种安培力测量装置，其中，包括：支座上安装有立杆、力传感器，横杆可转动的安装在所述立杆端部，置于所述立杆一侧的所述横杆与所述力传感器的测力端连接，另一侧的所述横杆端部安装有匀强磁场组件，所述匀强磁场组件下方安装有可调柔性线圈。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述可调柔性线圈包括：底座上安装有线圈，还包括：电源、滑动变阻器、电流传感器，所述线圈、所述电源、所述滑动变阻器、所述电流传感器串联形成闭合回路。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述匀强磁场包括：安装槽，所述安装槽开口向下；多块永磁体安装在所述安装槽内壁；所述线圈伸入所述安装槽。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述安装槽上部安装有u型片，所述横杆上开设有多个通孔，固定螺丝螺纹穿过所述u型片及一所述通孔。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述力传感器连接数据采集器。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述横杆连接所述力传感器的一侧端部安装有配重块；所述立杆为伸缩杆。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述立杆端部具有两凸起，两凸起内均安装有轴承，转轴两端安装在两所述轴承的内沿，所述转轴中部固定在所述横杆上。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述底座上安装有板体，所述线圈安装在所述板体上。

如上所述的安培力测量装置，其中，还包括：两u型扣，两所述u型扣安装在所述线圈上。

如上所述的安培力测量装置，其中，所述板体上开设有多个与所述u型扣匹配的条状开口，两所述u型扣安装在所述条状开口上，两所述u型扣上端之间的所述线圈拉直。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明有效去除了连接线作用力产生的误差，将测量导线受力变化改为测量磁铁受力变化，其原理是作用力与反作用力的关系，可调柔性线圈、匀强磁场设置在横杆的一侧，而力传感器设置在另一侧，使用了杠杆结构，增大了力传感器的示数变化。

附图说明

图1是本发明安培力测量装置的结构示意图；

图2是本发明安培力测量装置的可调柔性线圈。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步描述：

图1是本发明安培力测量装置的结构示意图，请参见图1，一种安培力测量装置，其中，包括：支座1上安装有立杆2、力传感器9，横杆3可转动的安装在立杆2端部，置于立杆2一侧的横杆3与力传感器9的测力端连接，另一侧的横杆3端部安装有匀强磁场组件，匀强磁场组件下方安装有可调柔性线圈。本发明的原理是作用力与反作用力的关系，具有杠杆结构，通过调节可调柔性线圈，改变匀强磁场受力，测量匀强磁场中的可调柔性线圈中的通电导线的受力，力传感器9可以直观获取变化数值，杠杆结构也可以放大安培力变化的效果。

具体的，由于采用了本发明的技术方案，在f＝ibl公式中i和l都可以控制变量取多个值进行研究，过去的只能改变i，l只能取2个值

进一步的，可调柔性线圈包括：底座15上安装有线圈13，还包括：电源12、滑动变阻器11、电流传感器，线圈13、电源12、滑动变阻器11、电流传感器串联形成闭合回路。可以通过电流传感器显示的系数与力传感器9显示的示数，建立坐标系，获取两者之间的关系。

具体的，电源可以采用现有技术中常用的学生电源。

进一步的，匀强磁场包括：安装槽7，安装槽7开口向下；多块永磁体8安装在安装槽7内壁；线圈13伸入安装槽7。永磁体8采用钕镍磁钢，钕镍磁钢产生高强度匀强磁场。

进一步的，安装槽7上部安装有u型片6，横杆3上开设有多个通孔5，固定螺丝螺纹穿过u型片6及一通孔5。

进一步的，力传感器9连接数据采集器10。

具体的，本发明中采用的电流传感器、力传感器9以及数据采集器10均采用朗威牌的数字化信息系统(dis)相关的套件，关于dis的概念，中学物理课本中对其已经进行了公开。

进一步的，横杆3连接力传感器9的一侧端部安装有配重块4，立杆2为伸缩杆。在本发明的具体实施过程中，可以调节伸缩杆高度，使导线圈13在磁场中央位置，调节并记录线圈13宽度距离。

进一步的，立杆2端部具有两凸起，两凸起内均安装有轴承，转轴两端安装在两轴承的内沿，转轴中部固定在横杆3上。为了减少系统误差，转轴处采用了轴承结构。

进一步的，底座15上安装有板体，线圈13安装在板体上。

进一步的，还包括：两u型扣14，两u型扣14安装在线圈13上。

进一步的，板体上开设有多个与u型扣14匹配的条状开口16，两u型扣14安装在条状开口16上，两u型扣14上端之间的线圈13拉直。可以将两u型扣14分别扣设在不同的位置，从而实现线圈13拉直部分的长度的调整，也就是f＝ibl公式中l的调整，可以取线圈13拉直部分置于匀强磁场组件的中部。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员可以无需创造性劳动或者通过软件编程就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员或是一般模型爱好者依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种安培力测量装置，其特征在于，包括：支座上安装有立杆、力传感器，横杆可转动的安装在所述立杆端部，置于所述立杆一侧的所述横杆与所述力传感器的测力端连接，另一侧的所述横杆端部安装有匀强磁场组件，所述匀强磁场组件下方安装有可调柔性线圈。

2.根据权利要求1所述的安培力测量装置，其特征在于，所述可调柔性线圈包括：底座上安装有线圈，还包括：电源、滑动变阻器、电流传感器，所述线圈、所述电源、所述滑动变阻器、所述电流传感器串联形成闭合回路。

3.根据权利要求1所述的安培力测量装置，其特征在于，所述匀强磁场包括：安装槽，所述安装槽开口向下；多块永磁体安装在所述安装槽内壁；所述线圈伸入所述安装槽。

4.根据权利要求1所述的安培力测量装置，其特征在于，所述安装槽上部安装有u型片，所述横杆上开设有多个通孔，固定螺丝螺纹穿过所述u型片及一所述通孔。

5.根据权利要求1所述的安培力测量装置，其特征在于，所述力传感器连接数据采集器。

6.根据权利要求1所述的安培力测量装置，其特征在于，所述横杆连接所述力传感器的一侧端部安装有配重块；所述立杆为伸缩杆。

7.根据权利要求1所述的安培力测量装置，其特征在于，所述立杆端部具有两凸起，两凸起内均安装有轴承，转轴两端安装在两所述轴承的内沿，所述转轴中部固定在所述横杆上。

8.根据权利要求2所述的安培力测量装置，其特征在于，所述底座上安装有板体，所述线圈安装在所述板体上。

9.根据权利要求8所述的安培力测量装置，其特征在于，还包括：两u型扣，两所述u型扣安装在所述线圈上。

10.根据权利要求9所述的安培力测量装置，其特征在于，所述板体上开设有多个与所述u型扣匹配的条状开口，两所述u型扣安装在所述条状开口上，两所述u型扣上端之间的所述线圈拉直。

技术总结
本发明公开了一种安培力测量装置，其中，包括：支座上安装有立杆、力传感器，横杆可转动的安装在所述立杆端部，置于所述立杆一侧的所述横杆与所述力传感器的测力端连接，另一侧的所述横杆端部安装有匀强磁场组件，所述匀强磁场组件下方安装有可调柔性线圈。本发明有效去除了连接线作用力产生的误差，将测量导线受力变化改为测量磁铁受力变化，其原理是作用力与反作用力的关系，可调柔性线圈、匀强磁场设置在横杆的一侧，而力传感器设置在另一侧，使用了杠杆结构，增大了力传感器的示数变化。

技术研发人员：陈岭
受保护的技术使用者：上海市行知实验中学;陈岭
技术研发日：2020.01.06
技术公布日：2020.04.28