專利名稱：無自擾消水平地磁安培定則實驗器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種中學物理實驗儀器
背景技術：
安培定則發表于19世紀初，但因地磁場的干擾的問題解決不了，一直做不出用多枚小磁針把直線電流的磁場方向在空間分布的情景，分布的規律以及安培定則直接表現出來的實驗(簡稱安則實驗)，致使安培定則變得抽象、難學，這一情況持續近兩個世紀之久。直至21世紀，發明一種解決地磁干擾的問題的方法消除地磁場的水平分磁場 (發明專利號ZL200710163847. I)。同時發明了一種用所述方法做安則實驗的儀器消除地磁場的水平分磁場安培定則實驗器(簡稱消水平地磁安則器)。地磁干擾的問題解決了，從而另一種干擾暴露了出來。在用消水平地磁安則器做安則實驗中暴露了出來。這種干擾使直線電流的磁場中某些地方的小磁針的N極的指向嚴重偏離直線電流的磁場的方向。此干擾來自儀器本身，來自回路中的電流所產生的磁場，稱之為“自擾”，此磁場稱之為“自擾磁場”。由于自擾，使小磁針的N極的指向偏離直線電流的磁場的方向的角度Θ， 稱之為“自擾偏角Θ ”。當初解決自擾的問題的方法是讓產生自擾磁場的回路遠離小磁針。這樣做雖然實驗的效果達到了，但卻使儀器的形體變得龐大，帶來諸多麻煩。要使儀器小型化，就得徹底消除自擾磁場。
發明內容
本發明是為解決在用消水平地磁安則器做安則實驗中的自擾的問題，提供一種消除自擾磁場的方法和實現所述方法的儀器無自擾消水平地磁安培定則實驗器。
下面結合附圖對本發明做詳細描述圖I中有觀察器的正視圖、俯視圖、左視圖和仰視圖。圖2不出一枚部標為J11006的小磁針和一枚部標為J11005的大磁針。圖3中有小滑輪的正視圖、左視圖和沿A-A線的剖視圖。圖4中有輪軸的立體圖，正視圖和沿B-B線的剖視圖。圖5、6示出用小型消水平地磁安則器做實驗中表現出來的自擾結果。圖7不出直線電流的磁場和自擾磁場。圖8示出消除自擾磁場的方法。圖9示出自擾磁場消除后的情況。
圖10示出:無自擾的安則實驗。
圖11示出:無自擾安則器。
圖12示出:無自擾消水平地磁安培定則實驗器。
具體實施例方式對照圖I，觀察器10是一塊邊長為18cm的正方形薄板，其上面陰刻一組射線11和一組同心圓12(半徑為8cm、5cm、2cm)，其中心013處有一小圓孔13，其背面中央有一彈簧夾14。對照圖2，部標為J11006的小磁針15長2. 8cm ;部標為J11005的大磁針16長 14cm。圖3中小滑輪17的直徑為2cm。對照圖4.輪軸的輪18做為旋鈕18，其直徑為3cm。輪軸的軸19用以絞繞細軟鋼絲繩。圖5、6示出用小型消水平地磁安則器做的安則實驗結果。小型消水平地磁安則器中豎直的直導線I與弓背5的長度都是40cm ；水平的上、下弓臂3、4的長度都是20cm ；水平的觀察器10套穿設于豎直的直導線I的中點；直導線I、方弓形回路2及觀察器10上的中線21都在同一平面Pf3內；中線24垂直于平面PP3。用小型消水平地磁安則器做的實驗中出現的自擾偏角Θ :G點31與R點36處的二小磁針31與36的自擾偏角為Θ e與θ R則Θ G = θ R = 29。；二小磁針32與35的自擾偏角為θ Η與Θ Q ;則ΘΗ = 0Q = 19。；
二小磁針33與34的自擾偏角為θ κ與Θ ^則θκ = = 4° ；對照圖7.小磁針的自擾偏角的計算，實際上就是小磁針所在點的磁場的方向的計算，詳細計算放到附注中進行。計算R點36的磁場方向直導線I中電流(以下簡稱電流I)的電流強度為10A、其在R點36產生的磁場的磁感強度為B1e = 2. 32 X IO^5T而其方向與半徑為8cm的同心圓相切，方向向右。方弓形回路2中的電流2在R點36產生的磁感強度為B2K。磁感強度矢量B2k分解為方向與B1k垂直的Β\ι及方向與B1k平行的B\〃而B2k〃的方向恰與B1k的方向相反。B2k 丄=L 17 X 1(Γ5Τ ；B2E// = O. 23 X KT5T自擾偏角
明)
權利要求
1.一種無自擾消水平地磁安培定則實驗器，其包括無自擾安則器；消除水平地磁的裝置，所述無自擾安則器的結構并聯的二方弓形回路(2、6)與直導線(I)串聯成的混聯電路架設在裝在底座(40)上的正四方形框架(41)上；陰刻在底座(40)上的方向準線(42) 的中點裝一豎直的頂針(49);所述混聯電路的二路端分別接電源(20)的二電極；水平的觀察器(10)套穿設于豎直的直導線⑴的中點；一組小磁針(15)分別放在一組同心圓(12) 與二中線(21、24)的諸交點上，所述消水平地磁的裝置的機制分居于正四方形框架(41)兩側的兩塊完全相同的磁體板(43、44)、一塊的N極與另一塊的S極相互正對所產生的勻強磁場的磁場方向與方向準線(42)的箭頭的指向相反；觀察器(10)上所有小磁針(15)都在二磁體板(43、44)，共同產生的勻強磁場之中；二磁體板(43、44)分別安裝在兩輛分別運行于二導軌(47、48)上的二小車(45、46)上；向順時針或逆時針方向扭轉旋鈕(18)，借助絞繞在軸(19)上的細軟鋼絲繩(50)和諸小滑輪(17)，帶動兩小車(45、46)做方向相背或相向的運動，從而使二磁體板(43、44)共同產生的勻強磁場變弱或變強，儀器的調整把無自擾消水平地磁安培定則實驗器放到水平臺面上，從二小車(45、 46)拿下二磁體板(43、44)放到2米以遠處，把大磁針(16)頂在頂針(49)上，在地磁作用下大磁針(16)的N極轉到并停駐在水平地磁的方向上，以大磁針(16)的N極停駐的方向為準，在水平臺面上慢慢轉動整個儀器至陰刻在底座(40)上的方向準線(42)的箭頭與停駐在地磁場中的大磁針(16)的N極重合，取回二磁體板(43、44)放回原二小車(45、46)上， 在觀察器(10)上只留最靠近直導線(I)的一枚小磁針(28)，此時若小磁針(28)出現隨遇平衡狀態就說明水平地磁已消除，將所有小磁針(15)回復原位就可做安則實驗了，此時若小磁針(28)的N極停駐在水平地磁的方向或水平地磁的反方向就要向逆時針方向或順時針的方向慢慢扭轉旋紐(18)到小磁針(28)出現隨遇平衡，其特征在于二方弓形回路(2與6)完全相同；分居于直導線(I)的兩側；并聯；都在同一平面(23)內；在與平面(23)垂直的中線(24)上的G、H、K、L、Q、R各點上產生的諸自擾磁場B2e 、B2h 、B2k 、B2l」BiGi + B^gI、B2Hi +B6Hi、B2Ki零，自擾磁場互相抵消。η2η2 ηβηβ.、D Q丄、D R丄D g丄、D H丄、BbDDnbnb>Dl|>DQ|>D的諸矢量和B1QX+ ,都等于
全文摘要
無自擾消水平地磁安培定則實驗器本發明涉及一種消除，在用發明專利號為ZL200710163847.1的消水平地磁安培定則實驗器做安培定則實驗中，方弓形回路(2)中的電流產生的自擾磁場的方法在豎直的直導線(1)的另一側裝一方弓形回路(6)。方弓形回路(6)與方弓形回路(2)完全相同；并聯；在同一平面(23)內。在套穿設于直導線(1)的中點的水平的觀察器(10)上的，與平面(23)垂直的中線(24)上的G、H、K、L、Q、R各點上，方弓形回路(6)與方弓形回路(2)產生的諸自擾磁場B6G⊥、B6H⊥、B6K⊥、B6L⊥、B6Q⊥、B6R⊥B2G⊥、B2H⊥、B2K⊥、B2L⊥、B2Q⊥、B2R⊥的諸矢量和都等于零，二自擾磁場互相抵消。
文檔編號G09B23/18GK102610145SQ201210031130
公開日2012年7月25日 申請日期2012年2月13日 優先權日2012年2月13日
發明者許鴻濱 申請人:許鴻濱