[发明专利]一种安培力定量实验装置

说明书

公开了一种安培力定量实验装置，包括线圈、电磁铁、转盘、支架、微力传感器、电流传感器、角度传感器和电源，支架包括底座、设置于底座上方的旋转支撑座和用于设置微力传感器的悬臂结构，转盘装设于旋转支撑座上，两个电磁铁设置于转盘上并分别与电源连接，角度传感器设置于支架底部用于检测转盘的旋转角度，线圈的一端悬挂于微力传感器底部并置于两个电磁铁的中间，电源、电流传感器和线圈串联形成第一回路，电源与电磁铁形成第二回路。该发明的实验装置测量精度高、数据稳定、准确性高，全面、定量、直观、快捷测量安培力F大小跟五个相关物理量(B、I_l、L、Sinθ、θ)关系。

技术领域

本发明涉及一种物理实验装置，并且特别涉及一种安培力定量实验装置。

背景技术

探究安培力和各个相关物理量的关系，是高中物理教学中的一个重要实验，这在教育部新课程标准也有明确要求，全国普通高校招生考试说明也要求懂得运用安培力公式。而这个实验是个疑难实验。探究安培力公式F＝B I_l LSinθ内容：当B，L，θ不变时，F∝I_l；当I_l，L，θ不变时，F∝B；当B，I_l，θ不变时，F∝L；当B，I_l，L不变时，F与θ的关系，F和Sinθ的关系。F——安培力，B——磁场强度，I_l——通过导线的电流强度，L：切割磁感线的有效长度，θ是磁场方向与电流方向的夹角，sinθ是θ角的正弦。

现有的物理教学设备中，尽管有不少人想研究比较全面、定量、直观、快捷测量安培力F大小跟各相关物理量(B、I₁、L、Sinθ、θ)关系实验仪，但总存在测量探究内容不全面、操作可控性差，不易推广问题，特别是没有可控性较好地演示安培力F与通电导体的电流与磁场方向夹角θ正弦曲线关系的实验设备。

发明内容

为了解决现有技术中实验的内容不全面、操作可控性差不能可控性较好地演示安培力F与通电导体的电流与磁场方向夹角θ的关系，本发明提出了一种安培力定量实验装置，用于解决上述技术问题。

根据本发明的一方面提出了一种安培力定量实验装置，该装置包括线圈、电磁铁、转盘、支架、微力传感器、电流传感器、角度传感器和电源，支架包括底座、设置于底座上方的旋转支撑座和用于设置微力传感器的悬臂结构，转盘装设于旋转支撑座上，两个电磁铁设置于转盘上并分别与电源连接，角度传感器设置于支架底部用于检测转盘的旋转角度，线圈的一端悬挂于微力传感器底部并置于两个电磁铁的中间，电源、电流传感器和线圈串联形成第一回路，电源与电磁铁形成第二回路。该实验装置通过旋转盘、可变匝数线圈的巧妙设置，使其可以完成对安培力的定量实验演示，实现360度的磁场旋转，同时无需更换线圈，极大地提高了实验效率。

优选的，线圈为可变匝数线圈，可变匝数线圈采用抽头式线圈且至少设置有4个匝数的抽头。凭借可变匝数线圈的设置，可以通过不同的抽头实现不同匝数的线圈的试验，避免了频繁更换线圈的麻烦，提高实验效率。

进一步优选的，可变匝数线圈包括方形线圈支架，抽头设置于线圈支架悬挂微力传感器的一侧。凭借该设置能够更加方便实验人员完成线圈匝数的切换，避免被其他设备干涉。

优选的，转盘上设置有接线柱，接线柱贯穿转盘。接线柱的设置能够方便于导线的连接。

进一步优选的，电磁铁与接线柱在转盘的上端面通过导线连接，转盘下端面的接线柱与电源连接。设置于转盘底面的接线柱连接电源可以防止转盘旋转时导线与电磁铁缠绕，影响实验操作。

优选的，转盘上的两个电磁铁的N极和S极相对。凭借该设置能够保证磁场的有效性。

优选的，电源为可调低压数显电源，包括用于给第一回路供电的第一电源和用于给第二回路供电的第二电源。利用两个电源分开实现对两个回路的供电，可以便于分开调节两个电路的参数，实现更多不同的实验项目。