CN214123271U - 安培力测量仪 - Google Patents

Abstract

安培力测量仪，包括支撑架、拉力传感器、框架、线圈、励磁线圈、特斯拉计，所述拉力传感器、特斯拉计分别固定于所述支撑架的顶部、底部，且所述拉力传感器、所述特斯拉计相向设置，所述拉力传感器下端的拉杆与所述框架上部的绝缘拉力线连接，使得所述框架悬挂于所述拉力传感器下方，所述线圈从左至右缠绕至所述框架外周；所述励磁线圈位于所述框架下部、并通过所述支撑架上的支撑柱固定，且所述励磁线圈位于所述特斯拉计上部。其优点是：测量方式精细，使得测量结果精确。

Description

安培力测量仪

技术领域

本实用新型涉及教学用具技术领域，具体地说是一种安培力测量仪。

背景技术

在《普通高中物理课程标准》中，要求学生能够通过实验理解安培力，并建议教师在课堂上利用电流天平等简易装置测量安培力。安培力作为磁场章节中的重要概念，是理解学习电磁感应的重要衔接点，但由于安培力无法直观展现，过于抽象，学生对此概念的理解较为困难。

在已有的文献中，为了提高安培力测量的准确性，一线老师们进行了很多创新性改进。例如在吕绍永的《安培力测定实验创新探究》中将常见的天平改成拉力传感器提高安培力的测量精度，并利用励磁线圈改变导线所受的磁场强度；在郑宇晴的《定量探究安培力实验的改进》中，使用强磁铁形成稳定磁场，利用电子天平测量安培力的大小；在郝晶如的《基于DIS设计和制作“磁感应强度综合演示仪”》中，结合DIS技术，将数据读取并传递至电脑供以直接观察和计算。

根据已有的文献资料可以看出，改进实验一般围绕着电子天平的测量，磁场的形成这两点进行改进。但整个实验作为量化研究安培力还是不够精确，若想通过具体数据推导出安培力的公式，这样的量化实验还远远不够。

因而目前实验中的缺点其主要表现为以下几点：

(1)安培力的测量方式不够精确。课标中建议使用天平等器件进行测量，但天平或电子秤等装置对较小的安培力测量精度是不够的。

(2)磁场改变较小。在文献中，教师常常使用强磁铁进行实验，导致在整个实验中磁场强度是无法发生变化的。这样的实验过程容易为埋下安培力大小与磁场强度无关的迷思概念。

(3)忽视磁场强度的细节。在普通实验中，由于使用强磁铁，磁场的大小几乎没有改变，因此教师往往容易忘记磁场强度的测量。

(4)手动更换线圈匝数。在文献调研中可以发现，几乎每个教师在进行实验过程中都是手动更换线圈匝数，这种方式较为繁琐，且在更换过程中易引起线路的连接问题亦或是磁场的改变问题。

实用新型内容

本实用新型提供安培力测量仪，以解决上述至少一种技术缺陷，方便试验，且数据精确。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供了如下技术方案：

本实用新型保护一种安培力测量仪，包括支撑架、拉力传感器、框架、线圈、励磁线圈、特斯拉计，所述拉力传感器、特斯拉计分别固定于所述支撑架的顶部、底部，且所述拉力传感器、所述特斯拉计相向设置，所述拉力传感器下端的拉杆与所述框架上部的绝缘拉力线连接，使得所述框架悬挂于所述拉力传感器下方，所述线圈从左至右缠绕至所述框架外周；所述励磁线圈位于所述框架下部、并通过所述支撑架上的支撑柱固定，且所述励磁线圈位于所述特斯拉计上部。

优选地，所述框架上还设置有两个滑动接线柱，且两个所述滑动接线柱分别作为所述线圈的电流输入端、电流输端。

优选地，所述框架下部位于所述励磁线圈的空腔内。

优选地，所述励磁线圈的外部设置有塑料凸台，用于将所述励磁线圈卡接于所述支撑柱的卡槽内。

优选地，所述框架为亚克力材质。

本实用安培力测量仪，其优点是：

1、本实用新型设计的测量仪，测量方式精细，使得测量结果精确；

2、本实用新型中励磁线圈的结构加入，可结合特斯拉计测量磁场强度，在实验中可以变换多种磁场进行实验，进行多组实验；

3、本实用新型中框架、线圈以及滑动接线柱的结构设计，解决了现有技术中实验时需准备多组线圈，并手动改变线圈匝数，从而导致实验时需每次调整电子秤的零刻度的问题，减小了人为误差，使得数据更为精确。

附图说明

图1为本实用新型安培力测量仪的结构示意图；

图2为框架的俯视结构示意图；

图3为励磁线圈的俯视结构示意图；

图4为支撑柱朝向励磁线圈一面的结构示意图；

图5为支撑柱带卡槽的部分结构示意图；

其中，

支撑架1、支撑柱11、卡槽11a、支撑台12、竖向连接杆13、横向支撑杆14、金属杆15；

拉力传感器2、拉杆21；

框架3、绝缘拉力线31、面板32、金属杆存放区33、线圈缠绕区34；

线圈4；

励磁线圈5、空腔51、塑料凸台52；

特斯拉计6；

滑动接线柱7、滑片71、接线柱72；

电流表8。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

根据图1所示，本实用新型提供一种安培力测量仪，其主要结构包括支撑架1、拉力传感器2、框架3、线圈4、励磁线圈5、特斯拉计6，所述拉力传感器2、特斯拉计6分别固定于所述支撑架1的顶部、底部，且所述拉力传感器2、所述特斯拉计6相向设置，所述拉力传感器2下端的拉杆21与所述框架3上部的绝缘拉力线31连接，使得所述框架3悬挂于所述拉力传感器2下方，所述线圈4从左至右缠绕至所述框架3外周；所述励磁线圈5位于所述框架3下部、并通过所述支撑架1上的支撑柱11固定，且所述励磁线圈5位于所述特斯拉计6上部；

具体地，所述框架3为亚克力材质。

更详细地，所述支撑架1由支撑台12、竖向连接杆13、横向支撑杆14、支撑柱11构成，且竖向连接杆13两端分别固定支撑台12、横向支撑杆14上，支撑柱11有两根、且竖向固定于支撑台12上，使得所述励磁线圈5位于两根支撑柱11之间；所述拉力传感器2固定于横向支撑杆14的底端；所述特斯拉计6位于支撑台12上、两根支撑柱11之间，并位于所述励磁线圈5下部；

所述励磁线圈5结构优选为带空腔的圆筒状。

更具体地，根据图2所示，所述框架3上还设置有两个滑动接线柱7，且两个所述滑动接线柱7分别作为所述线圈4的电流输入端、电流输端。通过所述滑动接线柱7来改变电流大小，即通过改变两个所述滑动接线柱7之间所述线圈4的匝数来改变电流的大小；所述滑动接线柱7由一个滑片71、一个与滑片71连接的接线柱72组成，且所述滑片71滑动连接于所述框架3的金属杆15上，通过滑动所述滑片71在所述金属杆15上的位置后，使得对应的所述接线柱72与线圈接触，用于电流的导通；

更进一步地，所述金属杆15与所述框架3上缠绕的所述线圈4垂直设置；所述框架3的前、后(以图1位视角基准)面未设置面板，但其前、后、右边方向上各一块面板32，左边设有两块面板32，用于将所述框架3在纵向上分隔为金属杆存放区33、线圈缠绕区34，即所述金属存放区33用于所述金属杆15的放置，所述线圈缠绕区34用于所述线圈4缠绕至所述框架3上；

更详细地，其中一所述滑动接线柱7上远离所述线圈4的一端连接有电流表8，用于实时测量电流大小；更进一步地，所述电流表8与所述滑片71电连接。

更详细地，根据图1所示，所述框架3下部位于所述励磁线圈5的空腔51内，用于控制磁场强度。

根据图3、图4、图5所示，所述励磁线圈5的外部设置有塑料凸台52，用于将所述励磁线圈5卡接于所述支撑柱11的卡槽11a内；

更详细地，所述支撑柱11面向所述励磁线圈5的一面上从上至下依次间隔设置有至少两个卡槽11a，用于调整所述励磁线圈5距离所述特斯拉计6的高度。

本实用新型是这样实现的：

1、打开电源开关，调节所述励磁线圈5电压为一固定值，调节所述线圈4的匝数(即将两个所述滑动接线柱7均与线圈4连接，以调节两个所述滑动接线柱7之间的线圈4匝数)，改变所述滑动接线柱7电流大小，观察电流表8和拉力传感器2数值大小；

2、当改变所述励磁线圈5电压时，通过特斯拉计6确定磁场大小，其余变量均调成固定值不变，观察拉力大小。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (5)

1.安培力测量仪，其特征在于，包括支撑架(1)、拉力传感器(2)、框架(3)、线圈(4)、励磁线圈(5)、特斯拉计(6)，所述拉力传感器(2)、特斯拉计(6)分别固定于所述支撑架(1)的顶部、底部，且所述拉力传感器(2)、所述特斯拉计(6)相向设置，所述拉力传感器(2)下端的拉杆(21)与所述框架(3)上部的绝缘拉力线(31)连接，使得所述框架(3)悬挂于所述拉力传感器(2)下方，所述线圈(4)从左至右缠绕至所述框架(3)外周；所述励磁线圈(5)位于所述框架(3)下部、并通过所述支撑架(1)上的支撑柱(11)固定，且所述励磁线圈(5)位于所述特斯拉计(6)上部。

2.如权利要求1所述安培力测量仪，其特征在于：所述框架(3)上还设置有两个滑动接线柱(7)，且两个所述滑动接线柱(7)分别作为所述线圈(4)的电流输入端、电流输端。

3.如权利要求1所述安培力测量仪，其特征在于：所述框架(3)下部位于所述励磁线圈(5)的空腔(51)内。

4.如权利要求1所述安培力测量仪，其特征在于：所述励磁线圈(5)的外部设置有塑料凸台(52)，用于将所述励磁线圈(5)卡接于所述支撑柱(11)的卡槽(11a)内。

5.如权利要求4所述安培力测量仪，其特征在于：所述框架(3)为亚克力材质。

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