[实用新型]一种磁感线描绘规

说明书

本实用新型公开了一种磁感线描绘规，包括底座、小型指南针及圆规形双定位针，所述底座中心钻一个圆孔，所述底座上圆孔的两侧对称位置设有两个定位孔，所述定位孔之间的距离大于圆孔的直径，所述圆孔中心、定位孔中心在一条直线上，所述定位孔连线上设有指示线；所述底座的圆孔直径等于小型指南针的直径，其深度等于小型指南针的厚度，所述小型指南针能够放入到圆孔内固定，保证小型指南针的轴与圆孔心重合；所述圆规形定位针包括手柄和两个定位针，所述定位针分居于手柄的两侧，所述定位针由上而下穿过底座上的定位孔露出3‑5毫米。本新型快速、方便、准确地描绘稳恒磁场的磁感线分布图样。

技术领域

本实用新型涉及磁感线验教学仪器领域，尤其涉及一种用于物理实验教学的磁感线描绘规。

背景技术

目前的磁场描绘实验仪器主要有两种，第一种是采用探测线圈研究圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场,第二种是利用霍尔效应探头研究圆线圈及亥姆霍兹线圈的磁场。

第一种是采用电磁感应法测量通有交流电的圆线圈及亥姆霍兹线圈产生的交变磁场。当圆线圈及亥姆霍兹线圈中通过的电流是交变电流时，产生的磁场就是交变磁场，交变磁场可以用探测线圈和交流数字毫伏表组成的闭合回路进行测量，将探测线圈置于被测的磁场中，则根据法拉第电磁感应定律，通过探测线圈的交变磁通在回路中感应出感生电动势，通过测量感生电动势的大小，就可计算出磁感应强度B的大小和方向，该装置可以完成两项实验任务，第一是研究线圈轴线上各点的磁感应强度的分布规律，第二是确定磁场方向，画出磁感线。

探测线圈的中心底座上有一个小孔，配合带有定位针的透明垫片可以用它来确定磁场中待测点的位置。而当毫伏表的读数为最小值时，说明通过该线圈的磁力线的条数最少，此时线圈两边两个测量孔的连线就可以表示磁场的方向。实验时，首先在需要描绘磁感线的区域覆盖一张坐标纸，在坐标纸上，以中心点0为起点，（垂直于轴线）沿线圈径向每隔2㎝标出一点，作为描绘磁力线其始点。实验要求在1/4的象限内测画3条磁力线，线间分布尽量均匀并能覆盖1/4图纸平面。

描绘磁力线时，将探测线圈放在坐标纸上，笔形定位针通过探测线圈的小孔插进线圈径向方向的第一个测量孔内，开始描绘过这个测试孔的磁力线。方法是以此孔为中心旋转探测线圈，直至毫伏表为极小值为止，将笔形定位针拔出（注意：不能改变探测线圈的位置）插入探测线圈对面的测量孔中，在坐标纸上扎出第二个孔。然后再以目前的第二孔为中心转动探测线圈找感应电动势的最小值，在毫伏表为极小值把笔形定位针拔出扎到对面找到第三个孔。重复上述步骤，这样周而复始的连续做下去，便可在图纸上留下一系列的小针眼。每两个针眼的连线的中心，即为探测线圈的几何中心，也就是磁力线的切点，光滑地连接这些切点，即可描绘出一条磁力线。但因探测线圈针眼间距远小于磁力线的曲率半径，故作图时，只要光滑地连接针眼即可，用同样方法可以描绘出过其它点的几条磁力线。

该方法的优点是：（1）可以研究线圈轴线上各点的磁感应强度随位置的分布规律；（2）可以确定磁场方向并描绘出磁感线。

该方法的缺点是：（1）一般的探测线圈测得的是平均磁场，为了测量各点磁场的真实值，探测线圈体积越小越好，但体积小线圈面积就小，感应电动势就很微弱，不易测量。（2）由于磁场是交变磁场,试探线圈与毫伏表又构成一闭合回路,回路 内的交变电流导致试探线圈自身产生一个自感电动势，会对感生电动势产生影响。（3）探测线圈常常因为使用频繁,而探测线圈的线径又太细,手又常常触摸它,很容易将线圈的引线弄断,该线圈的引线一断,焊接很困难。（4）描绘磁感线时，笔形定位针要穿过一个定位孔扎到坐标纸上并以笔形定位针为轴缓慢转动探测线圈直至交流毫伏表显示的感应电动势最小，将笔形定位针拔出（注意：不能改变探测线圈的位置）插入探测线圈对面的测量孔中，在坐标纸上扎出第二个孔。然后再以目前的第二孔为中心转动探测线圈找感应电动势的最小值，在毫伏表为极小值把笔形定位针拔出扎到对面找到第三个孔。重复上述步骤。在这个过程中，学生既要用手完成定位针的拔出和插入，又需要保持探测线圈的位置不变，操作起来既困难又费劲。