力的定標原理示意圖，〇點表征轉軸310,n^g表征線圈自身重力，％為轉軸到水平刻度線的 距離，0為指針在工作線圈210受磁場作用旋轉而帶動指針320旋轉的角度。當工作線圈 210轉動平衡時，x為指針旋轉0角度后，指向的標識刻度的長度，則有：
[0028]niogLiSin0 =FL2cos0 公式（1)
[0029]tan9 = XF=x/H〇公式（2)
[0030]則x=HaljVOiiQgLi) 公式（3)
[0031] 依據公式（3)可知，指針320指示的標識刻度的長度與安培力成正比。則，當該工 作線圈210未通電時，用一已知拉力F作用于在磁場中的工作線圈210上，以代替安培力使 線圈轉動，此時，指針320指向該指示刻度牌330上的水平刻度的某一位置，該位置對應的 安培力即為定標安培力匕，將這一位置到0刻線之間的距離n等分，則每等分刻度值對應的 安培力為匕/n，從而完成對指示刻度牌330的定標。
[0032] 下面簡單描述利用該安培力定量分析裝置10實現安培力定量分析的工作過程。 閉合第一開關K1，該勵磁電路130產生勵磁電流1:給該對勵磁線圈110、120,使得該勵磁線 圈110、120間產生磁場。此時，流過該勵磁線圈110、120的勵磁電流可通過調整第一滑 動變阻器Rpl的阻值得到，且該勵磁電流Ii的大小能夠通過第一電流表A1讀出。接入該 工作線圈210,且該工作線圈210的接入匝數借由該通電指示單元230指示，其表征了工作 線圈210在磁場中的導線長度L。閉合該第二開關K2,該工作線圈210的通電部211通電 在該勵磁單元100產生的磁場作用下發生位移，同時帶動該指針320發生偏轉，通過讀出指 針320指向指示刻度牌330上的水平刻度值即可獲知工作線圈210所受安培力的大小。 在此過程中，可調節第二可調變阻器Rp2,第二電流表A2示出流過該工作線圈210上的電流 12的大小來改變工作線圈210所受安培力F$的大小。
[0033] 在定量分析過程中，可通過保持勵磁電流1:保持不變，即磁場強度B-定，該工作 線圈210的匝數一定，通過改變電流12的大小來觀測安培力與電流1 2的關系。如表1 所示，為當勵磁電流L保持〇. 5A，接入的工作線圈210的匝數為200時，水平刻度值（表征 安培力Fs )與電流12的關系。
[0034]表1
[0036] 從實驗結果可以得到安培力與流過工作線圈210的電流12的函數關系為安培 力與電流成正比，從而定量驗證了安培力公式。當然，可以理解，也可保持流過該工作線 圈210的電流1 2的大小保持不變，工作線圈210接入電路中的線圈匝數一定，通過調節第一 變阻器RP1的大小來改變磁場強度B的大小來定量分析安培力與磁場強度B之間的關 系，從而自另一角度定量驗證安培力公式。還可通過保持流過該工作線圈210的電流1 2的 大小一定，保持勵磁電流L的大小一定，通過調節工作線圈210接入電路中的線圈匝數的 大小來定量分析安培力與導線長度L之間的關系，從而再度定量驗證安培力公式。
[0037] 本實用新型的安培力定量分析裝置10利用常見的電子元器件來搭建，操作簡單， 同時，還通過設置安培力測量指示部分300來體現安培力的大小，使得使用者能夠直觀地 進行觀察與分析，較傳統的定性分析更為直觀地演示安培力公式。
[0038] 本技術領域的普通技術人員應當認識到，以上的實施方式僅是用來說明本實用新 型，而并非用作為對本實用新型的限定，只要在本實用新型的實質精神范圍之內，對以上實 施例所作的適當改變和變化都落在本實用新型要求保護的范圍之內。
【主權項】
1. 一種安培力定量分析裝置，包括一勵磁單元及一通電導線單元，該勵磁單元用于產 生磁場強度可變的磁場，該通電導線單元具有一通電部，該通電部通電后能夠在該勵磁單 元產生的磁場作用下發生位移，其特征在于：該安培力定量分析裝置進一步包括一用于指 示安培力大小的安培力測量指示單元，該安培力測量指示單元包括一指針及一指示刻度 牌，該指示刻度牌上的水平刻度用于表征安培力的大小，該指針的指示端指向該指示刻度 牌上的水平刻度且能夠跟隨該通電部的移動而相對該水平刻度發生移動，從而指示相應的 安培力大小。2. 如權利要求1所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該勵磁單元包括一對水平 設置且相互平行的勵磁線圈以及一勵磁電路，該勵磁電路用于產生勵磁電流給該對勵磁線 圈，使得該對勵磁線圈間產生磁場，且通過改變施加至該對勵磁線圈的勵磁電流的大小來 改變磁場的磁場強度。3. 如權利要求2所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該勵磁電路包括相互串聯 的第一電源、第一控制開關、第一電流表及一第一滑動變阻器，該對勵磁線圈各有一邊接入 勵磁電路中構成串聯回路。4. 如權利要求2所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該通電導線單元包括一工 作線圈，該工作線圈套設在該對勵磁線圈其中之一上，且該工作線圈的一部分設置在該勵 磁電路產生的磁場中，從而界定了該通電部，當給該通電部通電后，該工作線圈在該磁場的 作用下相對于該對勵磁線圈作旋轉運動。5. 如權利要求4所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該工作線圈進一步包括多 個抽頭，相鄰二抽頭之間的線圈具有一預訂匝數。6. 如權利要求5所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該通電導線部分進一步包 括一通電電路，該通電電路與該工作線圈的其中二抽頭串聯連接，從而為該工作線圈提供 通電電流。7. 如權利要求6所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該通電電路包括串聯連接 的第二電源、第二電流表、第二控制開關及一第二滑動變阻器。8. 如權利要求6所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該通電導線單元進一步包 括一通電指示單元，用于指示當前串聯入電路中的該工作線圈的匝數，該通電指示單元包 括對應該工作線圈抽頭設置的指示接頭，該指示接頭分別對應標注有匝數表征值，利用一 導線連接相應抽頭與指示接頭，從而與該通電電路構成串聯電路。9. 如權利要求4所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該安培力測量指示部分進 一步包括一轉軸，該轉軸安裝在該工作線圈垂直于勵磁線圈方向上一預定高度處，且該轉 軸的兩末端分別固定在該工作線圈的兩側邊上，該指針的非指示端裝設在位于該轉軸一末 端處的微軸承上。10. 如權利要求9所述的安培力定量分析裝置，其特征在于：該預定高度為高于該工作 線圈的重心的位置。
【專利摘要】本實用新型公開了一種安培力定量分析裝置，包括一勵磁單元及一通電導線單元，該勵磁單元用于產生磁場強度可變的磁場，該通電導線單元具有一通電部，該通電部通電后能夠在該勵磁單元產生的磁場作用下發生位移，該安培力定量分析裝置進一步包括一用于指示安培力大小的安培力測量指示單元，該安培力測量指示單元包括一指針及一指示刻度牌，該指示刻度牌上的水平刻度用于表征安培力的大小，該指針的指示端指向該指示刻度牌上的水平刻度且能夠跟隨該通電部的移動而相對該水平刻度發生移動，從而指示相應的安培力大小。
【IPC分類】G09B23/18
【公開號】CN204632207
【申請號】CN201520303749
【發明人】王志斌, 劉衛東, 方劍, 盧定山
【申請人】安徽省歙縣中學
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月12日