一种铜棒在磁场中受力演示与定量测量实验仪的制作方法

本发明属于物理学实验装置技术领域，具体涉及一种铜棒在磁场中受力演示与定量测量实验仪。

背景技术：

在中学物理教学中，通电导线在磁场中会受到磁场力的作用，这种受力方向是根据左手定则来判断的，力的大小与磁场强度成正比、与通过导线电流成正比、与导线长度成正比，即可以用公式f＝bil来表示，该知识点是中学教学中的一个非常重要内容，然而对于刚步入中学的学生来说，首次接触到这部分内容和涉足这些概念，学生普遍难以理解，在短时间内更无法灵活运用与全面掌握。根据物理的教学规律，要让学生很快掌握并熟能熟巧，除了老师的讲解与做大量相应题目，其实，非常关键的一个方面，还是需要老师通过演示该物理现象，让学生观察或者亲自动手演示观察，进而加深对该概念的理解，真正地认识到通电导线受到的磁场力的确与b、i、l三个物理量均成正比，以及判断通电导线受力的方向，采用左手定则判断的正确性。

就目前来看，在中学物理教学中，所用的物理实验仪器无外乎几种，第一，采用马蹄形磁铁提供磁场，在铜棒两端采用铜丝将铜棒悬挂起来，通过铜棒摆角大小来演示受力大小的一种自制的实验演示仪器；第二，通电铜棒也是放在马蹄形磁铁提供的磁场中，一根铜棒放在采用两根铜棒作为导轨的导轨上，观察铜棒被加速的快慢来判断受力大小的一种自制演示实验仪。纵观这些实验仪均是定性地演示，或者仅只能改变电流的方向，均存在诸多弊端，诸如：第一，无法改变磁场的大小和磁场的方向，同时磁场不能连续变化；第二，实验导轨普遍为固定宽度，很难演示改变通电铜棒的长度，或者虽然可以改通电铜棒长度，但是实验仪结构并不是很理想，实验不准确、操作起来也不太方便；第三，这些实验仪普遍只能够演示定性实验，根本无法进行定量实验，或者更无法演示多个定量实验；第四，无法测量通电铜棒在磁场中某一位置的瞬时速度，以及某一段运动过程的加速度；第五，无法测量通电线圈平均磁场的大小；第六，无法定性地测量通电铜棒在运动过程中在铜棒上产生的感生电动势大小。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种铜棒在磁场中受力演示与定量测量实验仪。

这种铜棒在磁场中受力演示与定量测量实验仪，包括电控箱、实验仪底座、光电传感器固定纵梁、铜棒轨道支撑杆、对射式光电传感接收器支撑杆、铜棒导轨、长方形大线圈、通电铜棒和导电长方形挡光铜薄片；

实验仪底座由前后纵梁与左右横梁相互连接组成，实验仪底座下端设有底座调平支撑腿；对射式光电传感接收器左支撑杆和对射式光电传感接收器右支撑杆分别固定于实验仪底座的左右横梁的中心位置；对射式光电传感器左右支撑杆对应下端架的底座左右横梁中间设置有下光电传感发射器固定纵梁，对射式光电传感器左右支撑杆上端设置有上光电传感接收器固定纵梁；第一对射式光电传感发射器和第二对射式光电传感发射器固定在下光电传感发射器固定纵梁的相应位置，并且两者的第一对射式光电传感发射器连接导线和第二对射式光电传感发射器连接导线分别连接到电控箱对应接线柱上；第一对射式光电传感接收器和第二对射式光电传感接收器固定在上光电传感接收器固定纵梁的相应位置，并且两者的第一对射式光电传感接收器连接导线和第二对射式光电传感接收器连接导线分别连接到电控箱对应接线柱上；

长方形大线圈放置于实验仪底座中间，长方形大线圈的流入线圈电流连接导线和流出线圈电流连接导线分别连接到电控箱相应接线柱上；前铜棒轨道左支撑杆和后铜棒轨道左支撑杆的支撑脚分别固定于实验仪底座的左横梁前后端并关于左横梁中心对称的相应位置，前铜棒轨道右支撑杆和后铜棒轨道右支撑杆的支撑脚分别固定于实验仪底座右横梁前后端并关于右横梁中心对称的相应位置；前铜棒导轨和后铜棒导轨分别安装在对应的前铜棒轨道左右支撑杆和后铜棒轨道左右支撑杆上端对应的套柱上，前后铜棒导轨均紧贴长方形大线圈上表面且在同一个平面上；前铜棒导轨和后铜棒导轨上垂直放置通电铜棒，通电铜棒上设有导电长方形挡光铜薄片；前铜棒导轨和后铜棒导轨分别通过前铜棒导轨连接导线和后铜棒导轨连接导线连接至电控箱对应接线柱上。

作为优选：对射式光电传感接收器左支撑杆的支撑脚从实验仪底座的左横梁的前后铜棒导轨支撑脚移动滑道套入至左横梁的中心位置，对射式光电传感接收器右支撑杆从实验仪底座的右横梁的前后铜棒导轨支撑脚移动滑道套入至右横梁的中心位置，两支撑杆分别采用固定螺丝固定。

作为优选：前铜棒轨道左支撑杆和后铜棒轨道左支撑杆的支撑脚分别从实验仪底座左横梁的前后铜棒导轨支撑脚移动滑道中套入至左横梁内并关于左横梁中心对称的相应位置，两支撑杆采用固定螺丝固定，前铜棒轨道左支撑杆与后铜棒轨道左支撑杆的中心间距为通电铜棒的有效长度l值；前铜棒轨道右支撑杆与后铜棒轨道右支撑杆的支撑脚分别从实验仪底座右横梁的前后铜棒导轨支撑脚移动滑道中套入至右横梁内并关于右横梁中心对称的相应位置，两支撑杆采用固定螺丝固定，前铜棒轨道右支撑杆与后铜棒轨道右支撑杆的中心间距为通电铜棒的有效长度l值。

作为优选：前铜棒导轨和后铜棒导轨分别安装在对应的前铜棒轨道左右支撑杆和后铜棒轨道左右支撑杆上端对应的套柱上并采用固定螺丝固定。

作为优选：上光电传感接收器固定纵梁的左右两个固定套圈分别套在对射式光电传感接收器左支撑杆和对射式光电传感接收器右支撑杆顶端的套柱上并通过固定螺丝固定。

作为优选：上光电传感接收器固定纵梁的刻度尺与下光电传感发射器固定纵梁的刻度尺上下一一对应，第一对射式光电传感接收器和第二对射式光电传感接收器的刻度位置分别与第一对射式光电传感发射器和第二对射式光电传感发射器的刻度位置对应。

作为优选：电控箱包括电控箱电源开关、电控箱指示灯、对射式光电传感时间显示开关、对射式光电传感时间显示屏、恒流源为线圈提供电流方向和大小增减旋钮、恒流源电流大小显示屏和恒流源为通电铜棒提供电流方向和大小增减旋钮。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用电控箱恒流源为线圈提供变化的电流，以产生变化的磁场，恒流源的电流大小可以通过显示屏显示，电流大小和方向的变化，均可以通过具有特殊功能的恒流源为线圈提供电流方向和大小增减旋钮来实现，即该按钮弹起来为线圈提供正向电流、压下去为线圈提供反向电流，无论提供正向电流还是反向电流，旋钮顺时针转动电流持续增加，逆时针旋转电流持续减小，为验证左手定则判断作用力的方向提供方便。

2、前铜棒导轨与后铜棒导轨间距可以关于底座左右横梁中心对称改变，支撑杆脚可以通过在滑槽中滑动来改变通电铜棒导轨间距，前后铜棒导轨之间的准确距离可以在底座左右横梁的毫米刻度尺上读出。

3、该实验仪采用了两个对射式光电传感器，分别能够测量出通电铜棒经过两对射式光电传感器的运动瞬时速度，以及根据两传感器的间距，计算出通电铜棒运动过程的加速度，从而能够计算出通电线圈产生的平均磁场大小与通电铜棒在磁场中的作用力。

4、该实验装置采用了电控箱，该电控箱包含了为线圈提供电流方向与大小的恒流源与为通电铜棒提供电流方向与大小的恒流源，为铜棒提供电流是通过导轨的巧妙输电，避免了采用导线直接连接在铜棒两端将会造成的导线相互缠绕现象；同时电控箱还设置了光电显示屏，以便及时显示由于通电长方形薄片对对射式传感器发射至接收光的遮挡时间，从而为计算铜棒通过对射式光电传感器位置的瞬时速度提供时间参数。

5、该实验仪既能做演示性实验，又能做定量实验，通过定量实验能够测量出通电铜棒在磁场中所受力大小，线圈电流产生的平均磁场强度，以及通电铜棒匀速运动时在磁场所产生的感生电动势大小。

6、能够演示公式f＝bil中作用力与等式右端各个物理量之间的关系：第一，电流i、长度l不变时，随着磁场b增大，作用力增大，当磁场方向改变时，通电铜棒所受力方向相反；第二，当磁场b、电流l不变时，电流i增大，作用力增大，当电流方向改变时，作用力方向相反；第三，当磁场b、电流i不变时，改变通电铜棒长度l，作用力发生变化，当通电铜棒长度l增加时，作用力增大，当长度l减小时，作用力减小。

7、该实验仪设计巧妙、结构合理，是一台综合性实验仪器。

附图说明

图1为本发明实验仪整体结构正视图；

图2为调平支撑腿、底座、线圈、支撑杆与光电传感器等结构右视图；

图3为本发明实验仪整体结构俯视图；

图4为底座、支撑杆、光电传感器及固定纵梁等结构俯视图；

图5为底座支撑腿、左右横梁、光电传感器支撑杆及滑槽、刻度尺等放大俯视图；

图6为上光电传感器及固定纵梁与固定套圈的结构俯视图；

图7为前后铜棒导轨与固定套圈的结构俯视图；

图8为铜棒轨道支撑杆与对射式光电传感接收器支撑杆的结构示意图(a为铜棒轨道支撑杆的结构示意图，b为对射式光电传感接收器支撑杆的结构示意图)；

图9为通电铜棒(含中间导电长方形挡光铜薄片)的结构俯视图；

图10为铜棒轨道、铜棒、光电传感器固定纵梁与连线示意图；

图11为电控箱的结构正视图。

附图标记说明：1、电控箱，1-0、电控箱电源开关，1-1、电控箱指示灯，1-2、对射式光电传感时间显示开关，1-3、对射式光电传感时间显示屏，1-4、恒流源为线圈提供电流方向和大小增减旋钮，1-5、恒流源电流大小显示屏，1-6、恒流源为通电铜棒提供电流方向和大小增减旋钮，2、实验仪底座，2-0、底座调平支撑腿，2-00、前后铜棒导轨支撑脚移动滑道，2-1、底座左横梁标尺，2-2、底座右横梁标尺，2-10、滑槽截面，3、下光电传感发射器固定纵梁，3-1、第一对射式光电传感发射器，3-2、第二对射式光电传感发射器，3-10、第一对射式光电传感发射器连接导线，3-20、第二对射式光电传感发射器连接导线，4、上光电传感接收器固定纵梁，4-00、上光电传感接收器固定纵梁固定套圈，4-1、第一对射式光电传感接收器，4-2、第二对射式光电传感接收器，4-10、第一对射式光电传感接收器连接导线，4-20、第二对射式光电传感接收器连接导线，5-1、前铜棒轨道左支撑杆，5-01、前铜棒轨道左支撑杆脚，5-02、前铜棒轨道左支撑杆脚固定螺丝，5-04、前后铜棒导轨固定套圈套柱，5-05、前后铜棒轨道固定套圈固定螺丝，5-10、后铜棒轨道左支撑杆，5-11、后铜棒轨道左支撑杆脚，5-12、后铜棒轨道左支撑杆脚固定螺丝，5-2、前铜棒轨道右支撑杆，5-20、后铜棒轨道右支撑杆，5-21、前铜棒轨道右支撑杆脚，5-22、前铜棒轨道右支撑杆脚固定螺丝，5-25、后铜棒轨道右支撑杆脚，5-26、后铜棒轨道右支撑杆脚固定螺丝，6-1、对射式光电传感接收器左支撑杆，6-11、对射式光电传感接收器固定纵梁左支撑杆脚，6-12、对射式光电传感接收器固定纵梁左支撑杆脚固定螺丝，6-05、上光电传感接收器固定纵梁固定套圈套柱，6-06、上光电传感接收器固定纵梁固定套圈固定螺丝，6-2、对射式光电传感接收器右支撑杆，6-21、对射式光电传感接收器固定纵梁右支撑杆脚，6-22、对射式光电传感接收器固定纵梁右支撑杆脚固定螺丝，7-1、前铜棒导轨，7-2、后铜棒导轨，7-00、前后铜棒导轨固定套圈，7-10、前铜棒导轨连接导线，7-20、后铜棒导轨连接导线，8、长方形大线圈，8-1、流入线圈电流连接导线，8-2、流出线圈电流连接导线，10、通电铜棒，10-0、导电长方形挡光铜薄片。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

所述的铜棒在磁场中受力演示与定量测量实验仪，包括：电控箱1、实验仪底座2、光电传感器固定纵梁、铜棒轨道支撑杆、对射式光电传感接收器支撑杆、铜棒导轨、长方形大线圈8、通电铜棒10、导电长方形挡光铜薄片10-0，如图1所示。

将实验仪底座2下端的4个底座调平支撑腿2-0安装好，实验仪底座2由前后纵梁与左右横梁相互巧妙连接组成四边形，采用底座调平支撑腿2-0将实验仪底座2调成水平(采用水平尺来检验)；将对射式光电传感接收器左支撑杆6-1的支撑脚从实验仪底座2的左横梁滑道套入至左横梁的中心位置，将对射式光电传感接收器右支撑杆6-2的支撑脚从实验仪底座2的右横梁滑道套入至右横梁的中心位置，分别采用固定螺丝固定紧，如图1、2、3所示。

根据第一对射式光电传感发射器3-1与第二对射式光电传感发射器3-2的间距和位置要求，将第一对射式光电传感发射器3-1与第二对射式光电传感发射器3-2固定在下光电传感发射器固定纵梁3的相应位置(记住对应刻度值)，并将两者的第一对射式光电传感发射器连接导线3-10和第二对射式光电传感发射器连接导线3-20分别连接到电控箱1对应接线柱上，如图4、3、1所示。

将长方形大线圈8放在实验仪底座2上相应位置上，并把长方形大线圈8的流入线圈电流连接导线8-1和流出线圈电流连接导线8-2分别连接到电控箱1相应接线柱上，以便电控箱恒流源为线圈供电，以产生磁场，如图2、3、1所示。

将前铜棒轨道左支撑杆5-1与后铜棒轨道左支撑杆5-10的支撑脚分别从实验仪底座2左横梁前后滑槽中套入至左横梁滑槽内并关于左横梁中心对称的相应位置，使之前铜棒轨道左支撑杆5-1和后铜棒轨道左支撑杆5-10的中心间距(从刻度尺上可以获得准确距离)即为实验所需通电铜棒的有效长度l值，并将前铜棒轨道左支撑杆5-1与后铜棒轨道左支撑杆5-10采用固定螺丝螺紧固定；再将前铜棒轨道右支撑杆5-2与后铜棒轨道右支撑杆5-20的支撑脚分别从实验仪底座2右横梁前后滑槽中套入至右横梁滑槽内并关于中心对称的相应位置，使之前铜棒轨道右支撑杆5-2和后铜棒轨道右支撑杆5-20中心间距(从刻度尺上可以获得准确距离)即为实验所需通电铜棒的有效长度l值，将铜棒轨道右支撑杆5-2与后铜棒轨道右支撑杆5-20分别采用固定螺丝螺紧固定，如图2、3、4、5、8、1所示。

再将前铜棒导轨7-1和后铜棒导轨7-2分别安装在对应的前铜棒轨道左右支撑杆与后铜棒轨道左右支撑杆上端对应的套柱上，前后铜棒导轨均紧贴长方形大线圈8上表面且在同一个平面上，并一一采用固定螺丝螺紧固定；前铜棒导轨7-1和后铜棒导轨7-2上垂直放置通电铜棒10，通电铜棒10上中间设有导电长方形挡光铜薄片；前铜棒导轨7-1和后铜棒导轨7-2分别采用前铜棒导轨连接导线7-10和后铜棒导轨连接导线7-20连接至电控箱1对应接线柱上，通过电控箱恒流源为与铜棒导轨相连的滑动铜棒供电，如图3、2、1、7、9、10所示。

将上光电传感接收器固定纵梁4的左右两个固定套圈分别套在对射式光电传感接收器左支撑杆6-1和对射式光电传感接收器右支撑杆6-2顶端的套柱上，分别采用固定螺丝螺紧固定；上光电传感接收器固定纵梁4刻度尺与下光电传感发射器固定纵梁3的刻度尺上下一一对应，根据第一对射式光电传感发射器3-1和第二对射式光电传感发射器3-2的刻度位置将第一对射式光电传感接收器4-1和第二对射式光电传感接收器4-2对应固定；从电控箱1引出的第一对射式光电传感发射器连接导线3-10、第二对射式光电传感发射器连接导线3-20分别与第一对射式光电传感发射器3-1和第二对射式光电传感发射器3-2相连，从电控箱1引出的第一对射式光电传感接收器连接导线4-10与第二对射式光电传感接收器连接导线4-20分别与第一对射式光电传感接收器4-1与第二对射式光电传感接收器4-2相连,使之第一对射式光电传感发射器3-1与第二对射式光电传感发射器3-2发射的光刚好能被第一对射式光电传感接收器4-1与第二对射式光电传感接收器4-2对应接收；第一对射式光电传感发射器3-1与第二对射式光电传感发射器3-2发射的光被导电长方形挡光铜薄片10-0挡光，挡光信息分别被第一对射式光电传感接收器4-1与第二对射式光电传感接收器4-2接收，分别由第一对射式光电传感接收器连接导线4-10与第二对射式光电传感接收器连接导线4-20传输到电控箱1中，从而在显示屏上显示挡光时间，以便提供计算通电铜棒经过预定位置的运动速度，如图6、10、9、8、5、4、3、2、1所示。

一、本实验仪特殊部位结构与原理

1、通电铜棒的制作。通电铜棒中间采用合理尺寸的通电长方形薄铜片，铜棒与薄铜片联通导电，要求薄铜片横截面积与铜棒横截面积相等，薄铜片起到对对射式光电传感器挡光作用，薄铜片宽度可以采用游标卡尺测得，根据从电控箱光电显示屏上所显示的挡光时间，就可以计算出通电铜棒运动至光电传感器位置的瞬时速度。

2、长方形线圈尺寸大小和绕线匝数的确定，是根据特定实验的需要，进行特定制作与绕线的。

3、电控箱恒流源功能。这种恒流源电流大小显示屏可以同时显示为通电铜棒提供的恒流源电流，又能为线圈提供电流。其中，恒流源为线圈提供电流方向与大小增减旋钮1-4为多用途旋钮，弹起来表示为线圈提供正向电流，压下去为线圈提供反向电流，无论提供正向电流还是反向电流，顺时针旋转该旋钮电流均增加，逆时针旋转电流均减小；恒流源为通电铜棒提供电流方向与大小增减旋钮1-6弹起来为铜棒提供正向电流，压下去为铜棒提供反向电流，无论提供正向电流还是反向电流，顺时针旋转电流均增加，逆时针旋转电流均减小。

4、电控箱光电传感器荧光屏显示功能，只要符合两个对射式光电传感器挡光原理，光电传感显示屏上就会依次显示两个对射式光电传感器被挡光的时间，光电传感显示开关起到清零作用，若荧光屏再次显示，只要按一下该按钮清零后，下次就会继续依次显示铜棒经过两个光电传感器的挡光时间。

5、为实验提供磁场的线圈，该实验仪所用线圈，是一种与实验仪底座极为相似的长方形特制线圈，线圈的高适当，线圈的宽与实验仪底座宽度相同；线圈的长度需要根据通电铜棒受到磁场作用力被加速，同时最终能够达到匀速且能够持续一段距离为佳，来确定线圈的长度；线圈的匝数是根据实验仪所需要提供磁场大小的特定要求进行绕制，线圈电流采用电控箱恒流源提供，线圈电流可以依次变大与减小，以便使得线圈能够产生一个变化的磁场。

6、对射式光电传感器模块。对射式光电传感器由三部分构成：分别是发送器、接收器和检测电路。激光二极管作为发射器，发射出红光，接收器为光电二极管，发射器与接收器间距可以是1m乃至达到几米也可以起到作用，接收器前侧装有光学元件光圈，接收器后面采用检测电路，它能滤出有效信号并应用该信号。当物体通过发射器与接收器之间时，光线被切断，接收端便会输出信号。

7、需要强调的是：实验仪底座、支撑杆、线圈绕线骨架与固定螺丝均是采用塑料材料制作，为的是这些材料构成的结构不至于影响通电线圈产生的磁场；再者就是长方形线圈的宽度与底座宽度几乎相同，导轨间距最大宽度应该小于或等于线圈内侧宽度，但是，线圈长度要根据实验仪制作过程试验情况的需要来决定，线圈长度可以比现已设计的长度更长，甚至可以将导轨支撑杆与对射式光电传感器支撑杆包含在线圈长度内侧，这样也许会对采用该实验仪进行实验的实验效果会更好。

二、本实验仪的实验原理与实验方法

1、演示实验(包括演示左手定则的正确性)

通电铜棒在磁场中受到作用力的理论计算公式

f＝bil……(1)

式中，b表示磁感应强度，i表示通电电流，l表示在磁场中通电铜棒长度。

(1)保持铜棒提供的恒流源电流i、铜棒长度l(调节前后铜棒导轨支撑腿间距)不变，将恒流源为线圈提供电流增大(恒流源为线圈提供电流方向与大小增减旋钮1-4顺时针旋转)，即线圈产生的磁场b增大，通电铜棒所受作用力增大，铜棒运动加快；若磁场方向相反(恒流源为线圈提供电流方向与大小增减旋钮1-4压下去)，铜棒沿着与原来相反方向运动；

(2)保持磁场大小(即线圈电流大小)b、通电铜棒长度(即前后铜棒导轨支撑杆间距)l不变，当电流(恒流源为通电铜棒提供电流方向与大小增减旋钮1-6顺时针旋转)i增大，通电铜棒作用力增大，铜棒运动速度加快；若电流方向相反(恒流源为通电铜棒提供电流方向与大小增减旋钮1-6压下去)，铜棒沿着与原来运动相反方向运动；

(3)保持磁场大小(即线圈电流大小)b、铜棒提供的恒流源电流i不变，在磁场中通电导线长度(即前后铜棒轨道支撑杆之间距离)l增大，作用力增大，铜棒运动速度加快；

2、测量铜棒运动速度、加速度与作用力

由于通电铜棒开始运动速度较慢，故将两个对射式光电传感器相隔一定间距固定在铜棒运动起始端合适位置，测量出通过两个对射式光电传感器的挡光时间分别为δt1与δt2，又测得通电长方形铜薄片挡光宽度δl,则通电第一铜棒通过对射式光电传感器与第二对射式光电传感器的速度分别为v1＝δl/δt1，v2＝δl/δt2，又第一对射式光电传感器与第二对射式光电传感器之间的距离为s，根据速度与路程关系公式则铜棒运动的加速度设铜棒质量m，为了计算方便，若产生的感生电动势大小可忽略不计，根据牛顿第二定律：f-f＝ma，设铜棒与铜棒导轨摩擦力系数μ，则铜棒在铜棒轨道上的摩擦力f＝μmg，则通电铜棒在磁场中所受到的作用力为f＝μmg+ma，则可以测量出通电线圈电流产生的平均磁场为

3、测量感生电动势(该实验为拓展实验，还需进一步研究其可行性，此处只是提供一个研究思路)

运动铜棒(导体)在磁场中运动时，会产生感生电动势，其感生电动势的方向可采用右手定则来判断，感生电动势的大小可采用如下公式计算

ε＝blv……(3)

由于通电铜棒在磁场中受到磁场力的作用而运动，运动过程中铜棒在运动的方向上会受到三个力的作用，作用力、摩擦力，在铜棒上产生的感生电动势与铜棒电阻产生的感生电流也会受到一个作用力，铜棒在这三个力的作用下达到平衡时，即铜棒运动速度达到匀速时，可以将两对射式光电传感器相隔一定距离，分别靠近末端对应固定，这样就会有利于铜棒运动达到匀速运动后，而对铜棒的运动速度进行测量，设通电铜棒的有效长度l的电阻为r，由于中间通电长方形薄片横截面积s0与圆形铜棒横截面积相同，则根据电阻定律，长度为l的铜棒电阻铜棒上由于感生电动势所产生的感生电流i＝ε/r＝blvs0/ρl，由于产生感生电动势方向与感生电流的方向相同，而与恒流源提供给铜棒的电流方向相反，此时铜棒上的电流为i-i，则根据铜棒上的该合电流在磁场中的作用力，应该与铜棒所受到的阻力相平衡，即f＝f，则有

b(i-bvs0/ρ)l＝μmg……(4)

根据(4)式，可以算出通电线圈所产生的平均磁场b，再根据(3)就可以计算出通电铜棒在磁场中产生感生电动势的大小；或者根据一些物理量，也可以计算出另外一个物理量。