专利名称：圆电流轴线磁感应强度实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种圆电流轴线磁感应强度测量装置。
背景技术：
现有螺线管轴线磁感应强度B的测量主要有两种方法(I)、感应法通过一根螺线管接交流信号源，用交流电压表测出探测线圈在轴线上不同位置X的磁感应电压值V，由于磁感应电压值V与磁感应强度B成正比，所以，作X-V图像可得出螺线管轴线上磁感应强度B的分布曲线，这种方法的缺点是测量精确度低，不能定量测出磁感应强度B的具体数值；(2)、霍尔效应法通过一根螺线管接直流电源，用直流电压表测出霍尔片在轴线上不同位置X的电压值V，由于电压值V与磁感应强度B成正比，所以，作X-V图像即可得出螺线管轴线上磁感应强度B的分布曲线，这种方法的缺点是测量精确度较低，不能定量测出磁 感应强度B的具体数值，操作繁琐。
实用新型内容本实用新型的目的是为解决现有圆电流轴线磁感应强度B的测量采用感应法和霍尔效应法，测量精确度低，不能定量测出磁感应强度B的具体数值，且实验内容单一的问题，而提供一种组合型圆电流轴线磁感应强度实验仪。圆电流轴线磁感应强度实验仪，其组成包括箱体、短螺线管、刻度尺、长螺线管、长螺线管支架、测量支架、传感器、闭合线、转轴、拨盘、弹簧、指针、上盖、磁场测量仪、两个短螺线管支架、两个亥姆霍兹线圈、两个亥姆霍兹线圈支架、三个销轴、四个滑轮和四个支座，上盖扣合在箱体的上面，箱体分上箱和下箱，两个亥姆霍兹线圈平行且同轴设置，两个亥姆霍兹线圈分别安装在两个亥姆霍兹线圈支架上，两个亥姆霍兹线圈支架的下端面均与上箱的底面固接，每个亥姆霍兹线圈的中心孔中装有一个短螺线管支架，短螺线管设置在两个亥姆霍兹线圈的中心孔中，且短螺线管安装在两个短螺线管支架上，短螺线管的中心孔中装有长螺线管支架，长螺线管设置在短螺线管的中心孔中，且长螺线管安装在长螺线管支架上，测量支架上的水平支板设置在长螺线管的中心孔内，测量支架的两端与上箱的底面固接，传感器设置在水平支板上，闭合线穿过长螺线管的中心孔中，且闭合线绕在四个滑轮上，四个滑轮中的两个滑轮位于测量支架的两端，四个滑轮中的另两个滑轮位于箱体内壁处，且四个滑轮呈矩形布置，位于内壁处的一个滑轮固装在转轴上，拨盘固装在转轴上，转轴的下端装在支座上，其余三个滑轮分别套装在与其对应的销轴上，每个销轴的下端装在支座上，支座的下端面与上箱的底面固接，上箱的正面与拨盘相对应处设有拨盘槽，拨盘位于上箱内壁的一侧外露在拨盘槽外，弹簧位于箱体内壁处的闭合线上，且弹簧的两端与闭合线连接，指针位于弹簧旁，且指针的尾端连接在闭合线上，刻度尺设置在上箱的正面且位于指针的前面，磁场测量仪装在下箱中，箱体的侧壁上设有两个短螺线管触点、两个长螺线管触点、两个第一亥姆霍兹线圈触点和两个第二亥姆霍兹线圈触点，短螺线管的两端分别通过导线与两个短螺线管触点连接，长螺线管的两端分别通过导线与两个长螺线管触点连接，一个亥姆霍兹线圈的两端分别通过导线与两个第一亥姆霍兹线圈触点连接，另一个亥姆霍兹线圈的两端分别通过导线与两个第二亥姆霍兹线圈触点连接。本实用新型的优点是一、本实用新型利用传感器作为探测器，通过磁场测量仪，不仅能够定量测量短螺线管和长螺线管轴线上的磁场，还能定量测量圆电流轴线上的磁场及验证磁场的叠加原理。利用本实用新型测量的螺线管轴线磁感应强度B的精确度比感应法和霍尔效应法测出的磁感应强度B高，且操作简单。二、本实用新型结构简单、重量轻、搬移方便、原理直观。
图I是本实用新型的整体结构主视图，图2是图I的俯视图(去掉上盖19)，图3是图2的A-A剖视图，图4是图3的B-B剖视图。
具体实施方式
·[0007]实施例I :圆电流轴线磁感应强度实验仪，见图I 图4，其组成包括箱体I、短螺线管3、刻度尺4、长螺线管7、长螺线管支架8、测量支架9、传感器10、闭合线儿、转轴13、拨盘14、弹簧17、指针18、上盖19、磁场测量仪20、两个短螺线管支架2、两个亥姆霍兹线圈22、两个亥姆霍兹线圈支架23、三个销轴16、四个滑轮12和四个支座15，上盖19扣合在箱体I的上面，箱体I分上箱1-1和下箱1-2，两个亥姆霍兹线圈22平行且同轴设置，两个亥姆霍兹线圈22分别安装在两个亥姆霍兹线圈支架23上，两个亥姆霍兹线圈支架23的下端面均与上箱1-1的底面固接，每个亥姆霍兹线圈22的中心孔中装有一个短螺线管支架2，短螺线管3设置在两个亥姆霍兹线圈22的中心孔中，且短螺线管3安装在两个短螺线管支架2上，短螺线管3的中心孔中装有长螺线管支架8，长螺线管7设置在短螺线管3的中心孔中，长螺线管7、短螺线管3与亥姆霍兹线圈22同轴设置，且长螺线管7安装在长螺线管支架8上，测量支架9上的水平支板9-1设置在长螺线管7的中心孔内，测量支架9的两端与上箱1-1的底面固接，传感器10设置在水平支板9-1上，闭合线11穿过长螺线管7的中心孔中，且闭合线11绕在四个滑轮12上，四个滑轮12中的两个滑轮12位于测量支架9的两端，四个滑轮12中的另两个滑轮12位于箱体I内壁处，且四个滑轮12呈矩形布置，位于内壁处的一个滑轮12固装在转轴13上，拨盘14固装在转轴13上，转轴13的下端装在支座15上，其余三个滑轮12分别套装在与其对应的销轴16上，每个销轴16的下端装在支座15上，支座15的下端面与上箱1-1的底面固接，上箱1-1的正面与拨盘14相对应处设有拨盘槽1-1-2,拨盘14位于上箱1-1内壁的一侧外露在拨盘槽1-1-2外,弹簧17位于箱体I内壁处的闭合线11上，且弹簧17的两端与闭合线11连接，指针18位于弹簧17旁，且指针18的尾端连接在闭合线11上，刻度尺4设置在上箱1-1的正面且位于指针18的前面，磁场测量仪20装在下箱1-2中，箱体I的侧壁上设有两个短螺线管触点5、两个长螺线管触点6、两个第一亥姆霍兹线圈触点24和两个第二亥姆霍兹线圈触点25，短螺线管3的两端分别通过导线与两个短螺线管触点5连接，长螺线管7的两端分别通过导线与两个长螺线管触点6连接，一个亥姆霍兹线圈22的两端分别通过导线与两个第一亥姆霍兹线圈触点24连接，另一个亥姆霍兹线圈22的两端分别通过导线与两个第二亥姆霍兹线圈触点25连接。短螺线管3的长度小于300mm,短螺线管3的外径为IOOmm 150mm。短螺线管3的长度和外径在上述范围内，测得的磁感应强度B能满足短螺线管3的理论值。长螺线管7的长度大于450mm，长螺线管的外径小于45mm。长螺线管7的长度和外径在上述范围内，测得的磁感应强度B能满足长螺线管7的理论值。亥姆霍兹线圈22的外径大于200mm，每个亥姆霍兹线圈22为700匝。亥姆霍兹线圈22的外径在上述范围内，测得的磁感应强度B能满足亥姆霍兹线圈22的理论值。长螺线管7、短螺线管3及两个亥姆霍兹线圈22为同轴装置。传感器10采用95A型集成霍耳传感器(传感器面积为4mmX3mm)作探测器。磁场测量仪20为市售产品。上盖19的材质为有机玻璃，透明度好。闭合线11上的弹簧17的作用是使闭合线11与转轴13上的滑轮12之间没有相对滑动。指针18与传感器10同步运动。由于长螺线管7较长，长螺线管7的中心孔内径较小，直接读出传感器10在长螺线管7内的位置比较困难，故采取用滑轮12牵引传感器10，使传感器10在长螺线管7内运动，通过指针18在刻度尺4上的位置读出数值。本实用新型的测量过程 I、测量短螺线管3的轴线磁感应强度B :将两根导线的一端分别与两个短螺线管触点5连接，将两根导线的另一端分别与磁场测量仪20上的两个电流输出端连接，将传感器10置于闭合线11上并通过导线与磁场测量仪20的信号输入端连接，打开磁场测量仪20的电源开关，调节磁场测量仪20上的电流输出控制旋钮，使输出电流达到100mA，拨动拨盘14，通过闭合线11拉动传感器10在水平支板9-1上移动，指针18在刻度尺4上每移动I厘米，传感器10即可在磁场测量仪20上读出相应的轴线磁感应强度B值，记录传感器10的不同位置的数值和与其对应的轴线磁感应强度B值，即得到实验上的不同位置的轴线磁感应强度B值。2、测量长螺线管7的轴线磁感应强度B :将两根导线的一端分别与两个长螺线管触点6连接，将两根导线的另一端分别与磁场测量仪20上的两个电流输出端连接，将传感器10置于闭合线11上并通过导线与磁场测量仪20的信号输入端连接，打开磁场测量仪20的电源开关，调节磁场测量仪20上的电流输出控制旋钮，使输出电流达到100mA，拨动拨盘14，通过闭合线11拉动传感器10在水平支板9-1上移动，指针18在刻度尺4上每移动I厘米，传感器10即可在磁场测量仪20上读出相应的轴线磁感应强度B值，记录传感器10的不同位置的数值和与其对应的轴线磁感应强度B值，即得到实验上的不同位置的轴线磁感应强度B值。3、测量亥姆霍兹线圈22的轴线磁感应强度B (I)、测量圆电流的轴线磁感应强度B，将两根导线的一端分别与两个第一亥姆霍兹线圈触点24连接、另一端分别与磁场测量仪20上的两个电流输出端连接，打开磁场测量仪20的电源开关，调节磁场测量仪20上的电流输出控制旋钮，使输出电流达到100mA，拨动拨盘14，通过闭合线11拉动传感器10在水平支板9-1上移动，指针18在刻度尺4上每移动I厘米，传感器10即可在磁场测量仪20上读出相应的轴线磁感应强度B值，记录传感器10的不同位置的数值和与其对应的轴线磁感应强度B值，即得到实验上的不同位置的轴线磁感应强度B值。(2)、验证磁场的叠加原理，将一根导线的两端分别与一个第一亥姆霍兹线圈触点24和一个第二亥姆霍兹线圈触点25连接(即两个亥姆霍兹线圈22串联)，将另两根导线的一端分别与余下的另一个第一亥姆霍兹线圈触点24和另一个第二亥姆霍兹线圈触点25连接，将该两根导线的另一端分别与磁场测量仪20上的两个电流输出端连接，打开磁场测量仪20的电源开关，调节磁场测量仪20上的电流输出控制旋钮，使输出电流达到100mA，拨动拨盘14，通过闭合线11拉动传感器10在水平支板9-1上移动，指针18在刻度尺4上每 移动I厘米，传感器10即可在磁场测量仪20上读出相应的轴线磁感应强度B值，记录传感器10的不同位置的数值和与其对应的轴线磁感应强度B值，即得到实验上的不同位置的轴线磁感应强度B值。
权利要求1.一种圆电流轴线磁感应强度实验仪，其组成包括箱体(I)、短螺线管(3)、刻度尺(4)、长螺线管(7)、长螺线管支架(8)、测量支架(9)、传感器(10)、闭合线(11)、转轴(13)、拨盘(14)、弹簧(17)、指针(18)、上盖(19)、磁场测量仪(20)、两个短螺线管支架(2)、三个销轴(16)、四个滑轮(12)和四个支座(15)，上盖(19)扣合在箱体(I)的上面，箱体(I)分上箱(1-1)和下箱(1-2)，其特征在于所述测量仪还包括两个亥姆霍兹线圈(22)和两个亥姆霍兹线圈支架(23)，两个亥姆霍兹线圈(22)平行且同轴设置，两个亥姆霍兹线圈(22)分别安装在两个亥姆霍兹线圈支架(23)上，两个亥姆霍兹线圈支架(23)的下端面均与上箱(1-1)的底面固接，每个亥姆霍兹线圈(22)的中心孔中装有一个短螺线管支架(2)，短螺线管(3)设置在两个亥姆霍兹线圈(22)的中心孔中，且短螺线管(3)安装在两个短螺线管支架(2)上，短螺线管(3)的中心孔中装有长螺线管支架(8)，长螺线管(7)设置在短螺线管(3)的中心孔中，且长螺线管(7)安装在长螺线管支架(8)上，测量支架(9)上的水平支板(9-1)设置在长螺线管(7)的中心孔内，测量支架(9)的两端与上箱(1-1)的底面固接，传感器(10)设置在水平支板(9-1)上，闭合线(11)穿过长螺线管(7)的中心孔中，且闭合 线(11)绕在四个滑轮(12)上，四个滑轮(12)中的两个滑轮(12)位于测量支架(9)的两端，四个滑轮(12)中的另两个滑轮(12)位于箱体(I)内壁处，且四个滑轮(12)呈矩形布置，位于内壁处的一个滑轮(12)固装在转轴(13)上，拨盘(14)固装在转轴(13)上，转轴(13)的下端装在支座(15)上，其余三个滑轮(12)分别套装在与其对应的销轴(16)上，每个销轴(16)的下端装在支座(15)上，支座(15)的下端面与上箱(1-1)的底面固接，上箱(1-1)的正面与拨盘(14)相对应处设有拨盘槽(1-1-2)，拨盘(14)位于上箱(1-1)内壁的一侧外露在拨盘槽(1-1-2)外，弹簧(17)位于箱体(I)内壁处的闭合线(11)上，且弹簧(17)的两端与闭合线(11)连接，指针(18)位于弹簧(17)旁，且指针(18)的尾端连接在闭合线(11)上，刻度尺(4)设置在上箱(1-1)的正面且位于指针(18)的下面，磁场测量仪(20)装在下箱(1-2)中，箱体(I)的侧壁上设有两个短螺线管触点(5)、两个长螺线管触点(6)、两个第一亥姆霍兹线圈触点(24)和两个第二亥姆霍兹线圈触点(25)，短螺线管(3)的两端分别通过导线与两个短螺线管触点(5)连接，长螺线管(7)的两端分别通过导线与两个长螺线管触点(6)连接，一个亥姆霍兹线圈(22)的两端分别通过导线与两个第一亥姆霍兹线圈触点(24)连接，另一个亥姆霍兹线圈(22)的两端分别通过导线与两个第二亥姆霍兹线圈触点(25)连接。
2.根据权利要求I所述圆电流轴线磁感应强度实验仪，其特征在于短螺线管(3)的长度小于300mm,短螺线管(3)的外径为IOOmm 150mm。
3.根据权利要求I或2所述圆电流轴线磁感应强度实验仪，其特征在于长螺线管(7)的长度大于450mm,长螺线管(7)的外径小于45mm。
4.根据权利要求3所述圆电流轴线磁感应强度实验仪，其特征在于每个亥姆霍兹线圈(22)的外径大于200_，每个亥姆霍兹线圈(22)为700匝。
5.根据权利要求4所述圆电流轴线磁感应强度实验仪，其特征在于长螺线管(7)、短螺线管(3)及两个亥姆霍兹线圈(22)为同轴装置。
专利摘要圆电流轴线磁感应强度实验仪，它涉及一种螺线管轴线磁感应强度测量装置，以解决现有螺线管轴线磁感应强度的测量不能定量测出磁感应强度数值的问题。短螺线管设置在两个亥姆霍兹线圈的中心孔中，长螺线管设置在短螺线管的中心孔中，测量支架上的水平支板设置在长螺线管的中心孔内，传感器设在水平支板上，闭合线穿过长螺线管的中心孔中，闭合线绕在四个滑轮上，短螺线管的两端分别通过导线与两个短螺线管触点连接，长螺线管的两端分别通过导线与两个长螺线管触点连接，一个亥姆霍兹线圈的两端分别通过导线与第一亥姆霍兹线圈触点连接，另一个亥姆霍兹线圈的两端分别通过导线与第二亥姆霍兹线圈触点连接。本实用新型用于测量螺线管轴线磁感应强度。
文档编号G09B23/18GK202502661SQ20122013488
公开日2012年10月24日 申请日期2012年3月25日 优先权日2012年3月25日
发明者刘宏, 张菲, 李海樱, 杨丽娟, 梁红, 陈宝久 申请人:哈尔滨学院