[发明专利]消地磁对安培定则实验的干扰的方法和采用该方法的仪器

说明书

技术领域

本发明涉及一种中学物理安培定则的实验的方法和采用该方法的仪器。

背景技术

在中学物理安培定则的教学中所用的演示实验一直是奥斯特实验，但此实际很不理想，问题在于它完全没把安培定则表现出来。这一问题，中国发明专利公开号为CN1462987A、公开日为2003年12月24日的“避地磁干扰单直导线安培仪”已能解决，但该仪器有个缺点，在做实验时直导线和小磁针转动的自由面都要做大角度的倾斜，如在地磁倾角为57°的北京就得倾斜33°，在上海要倾斜45°，在海口要倾斜67°，给学生对实验的观察带来不便。

发明内容

本发现是为解决地磁场的水平分磁场对安培定则的实验的干扰的问题提供一种消除地磁场的水平分磁场对安培定则的实验的干扰的方法和采用该方法的安培定则演示器。

1、消除地磁场的水平分磁场对安培定则的实验的干扰的方法。

一块磁体板的N极与另一块完全相同的磁体板的S极相互正对，在其正中间的局部空间内产生的匀强磁场的磁感强度与地磁场的水平分磁场的磁感强度大小相等方向相反，矢量和为0，从而消除了地磁的水平分磁场，于是形成一无任何水平方向的磁场而只有地磁场的竖直分磁场的局部空间。在此局部空间里，中学物理实验中通常使用的小磁针，传统的小磁针处于随遇平衡状态。

在穿过此局部空间中心的竖直直导线中有电流时，原本在此局部空间内处于随遇平衡状态的小磁针的N极就要转到并停驻在该电流在其所在处所产生的磁场的方向上。其实这一实验结果正是安培定则的直接展现，就是本发现要达到的结果，也正是奥斯特实验完全达不到的。

2、安培定则演示器

此仪器是由：消除地磁场的水平分磁场的装置；提供方向竖直向上或向下的直线电流的装置；显示直线电流在空间各处产生的磁场的方向的小磁针和辅助对实验结果进行观察的观察器等四个部件所组成。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1示出地磁场的分解。

图2示出二块完全相同的磁体板，一块的N极与另一块的S极相互正对，有共同的轴线。

图3示出N极与S极相互正对的二块磁体板的正中间产生一匀强磁场的局部空间(由虚线框出的)。

图4示出二磁体板共同产生的匀强磁场的磁感强度与地磁场的水平分磁场的磁感强度大小相等方向相反。

图5示出在局部空间内已无任何水平方向的磁场而只有地磁场的竖直分磁场。

图6示出在本发明中，用以显现竖直直导线中的电流在空间各处产生的磁场的方向的小磁针。

图7示出观察器的基本构造。

图8示出在没有任何水平方向的磁场而只有地磁场的竖直分磁场的局部空间里做安培定则的实验的情况。

图9示出消除地磁场的水平分磁场的装置。

图10示出提供方向竖直向上或向下的直线电流的装置。

图11示出安培定则演示器的整体构造。

图12示出安培定则演示器的整体的方位的调整。

图13示出二磁体板共同产生的匀强磁场的磁感强度的大小的调整。

图14示出用安培定则演示器做的一个直接把安培定则和直线电流的磁场在空间分布的规律展现出来的实验。

具体实施方式

图1示出地磁场的分解。地磁场的磁感强度为B_G1，其水平分磁场的磁感强度为B_H2而其竖直分磁场的磁感强度为B_v3。图中箭头所指的“磁北”方向就是在地磁场中指南针的N极所指的方向，实质上就是地磁场的水平分磁场的磁感强度B_H2的方向。

图2示出磁体板4的N极与磁体板5的S极相互正对，它们有共同的轴线6。

图3示出在N极与S极相互正对的磁体板4与磁体板5的正中间产生一人为的磁感强度为B_M8的匀强磁场的局部空间7(由虚线框出的)，局部空间7的中心13在磁体板4与磁体板5之间的一段轴线6的中点。

图4示出把人为的匀强磁场的局部空间7内的磁感强度BM8调整到与地磁场的水平分磁场的磁感强度B_H2大小相等方向相反。

图5示出磁感强度B_M8与磁感强度B_H2的矢量和为0。在局部空间7内的地磁场的水平分磁场被消除而只有地磁场的竖直分磁场(磁感强度为B_v3方向向下)。