[实用新型]动生电动势测定仪

说明书

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。 

背景技术：

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。 

[1].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(1)确定： 

B=0.7155μ0NIR---(1)]]>

公式中μ₀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(2)确定： 

ϵ=12BωL2---(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(1)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。 

附图说明：

附图是动生电动势测定仪示意图。其各部分的说明如下：