一种地磁场动生电动势实验仪
阅读：154发布：2020-05-13
专利汇可以提供一种地磁场动生电动势实验仪专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种地 磁场 动生电动势实验仪，属于物理实验领域。是由导体杆(5)、小磁针(3)、 支架 (2)和毫伏表(7)等构成，其特征是：在 水 平放置的底盘(1)上，将矩形支架(2)的平面过底盘(1)的中心与底盘(1)竖直固定；小磁针(3)的 转轴 穿过细直杆(6)的中心孔固定在底盘(1)的中心上；小磁针(3)的正上方对应的支架(2)处固定一垂直于支架(2)的水平转轴(4)，将一端打孔的导体杆(5)悬挂在水平转轴(4)上，导体杆(5)可以在平行于支架(2)的平面内自由摆动，导体杆(5)的打孔端与一柔软 导线 (8)连接在毫伏表(7)的 电压 输入 接口 。实现了在 地磁场 中，导体运动速度的自动改变来演示动生电动势的新方法。，下面是一种地磁场动生电动势实验仪专利的具体信息内容。
一种地磁场动生电动势实验仪
技术领域
背景技术
[0002] 动生电动势在物理及相关学科教学中是一个很重要的内容，以往演示实验大多在磁体产生的磁场中导体做切割磁力线运动来产生电动势，由于导体长度短运动空间受限不宜观察，为使演示效果好，需要足够强的磁体才能演示，导体运动快慢不好控制，导体的运动方向也需要人为干预，在教材和有关问题讨论中我们常常提到在均匀磁场中的问题，没有相应实验仪器，实验仪器需要重新设计，如何实现在均匀磁场下导体的运动方向和速度大小自动改变，能很好的演示动生电动势的一些内容。且成本低、简单易行及操作方便的实验仪器，本专利就要解决这个问题。
发明内容
[0003] 本发明专利解决演示动生电动势的实验仪器，着重解决在均匀磁场中的导体自动改变运动方向和速度大小产生动生电动势的实验装置。
[0004] 本发明专利技术方案：一种地磁场动生电动势实验仪，是由导体杆、小磁针、支架和毫伏表等构成，其特征是：在水平放置的底盘上，将矩形支架的平面过底盘的中心与底盘竖直固定；小磁针(指南针)的转轴穿过细直杆的中心孔固定在底盘的中心上，细直杆在底盘的表面可以自由转动，实验时让细直杆与小磁针指向平行来代表地磁场方向；小磁针的正上方对应的支架处固定一垂直于支架的水平转轴，将一端打孔的导体杆悬挂在水平转轴上，导体杆可以在平行于支架的竖直平面内自由摆动，导体杆的打孔端与一柔软导线连接在毫伏表的电压输入接口。实验时，通过转动底盘调整支架平面与小磁针指向的夹角，转动细直杆与小磁针指向平行，细直杆的方向代表磁场方向，支架平面代表导体杆的运动平面，拉起导体杆释放，就可以通过毫伏表观测到随着导体杆摆动的电动势大小和方向。
[0005] 在普通实验室条件下很难形成较大的均匀磁场空间，我们发现生活的地球就是一个很稳定的磁场空间，且在地球表面附近磁场均匀，根据动生电动势公式[0006]
[0008] 设导体对轴的转动惯量为I，最初释放摆角(导体与竖直线夹角)为θ0，忽略摩擦和空气阻尼，瞬时摆角为θ，考虑导体摆动平面与 夹角 和θ容易测量，用 和θ来表示，由几何关系
[0009]
[0010]
[0011]
[0012] 得出
[0013] ω由刚体机械能定理
[0014]
[0015] 决定，联立上式，得出
[0016]
[0017] 如果导体杆的转动惯量为 得出
[0018]
[0019] 这样，电动势大小跟导体摆动平面与磁感应强度 的方位夹角 及导体的摆角θ等物理量建立了具体关系。
[0020] 本发明专利的设计易于实现、成本低、易操作，在导体杆为1米长实验时，就很明显观测到电动势的大小与方向，实现在均匀磁场区域，通过导体杆的自由摆动实现了导体运动方向及速度大小的自动改变来演示动生电动势的新方法，现象明显。在教学中应用对学生会有更多的启发作用。
附图说明
[0021] 附图1为本发明专利的原理示意图。
[0022] 附图2为实验装置的示意图。其中：1是底盘，2是矩形支架，3是小磁针(指南针)，4是水平转轴，5是导体杆，6是细直杆，7是毫伏表，8是连接线
具体实施方式
[0023] 如附图，在水平放置的底盘(1)上，将矩形支架(2)的平面过底盘(1)的中心与底盘(1)竖直固定；小磁针(指南针)(3)的转轴穿过细直杆(6)的中心孔固定在底盘(1)的中心上，细直杆(6)在底盘(1)的表面可以自由转动；小磁针(3)的正上方对应的支架(2)处固定一垂直于支架(2)的水平转轴(4)，将一端打孔的导体杆(5)悬挂在水平转轴(4)上，导体杆(5)可以在平行于支架(2)的竖直平面内自由摆动，导体杆(5)的打孔端与一柔软导线(8)连接在毫伏表(7)的电压输入接口。
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