[发明专利]一种定量测量安培力的高中物理实验设备及测量方法

权利要求书

1.一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：该设备包括Dislab计算机传感器系统、磁场控制系统、线圈及电路板系统，上述Dislab计算机传感器系统与线圈及电路板系统通过数据线相连,线圈及电路板系统固定在磁场控制系统上面。

2.如权利要求1所述的一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：由装有Dislab软件的计算机、数据采集器、磁感应强度传感器及数据线构成的Dislab计算机传感器系统，通过数据线实现与电路板系统和亥姆赫兹线圈系统相连。

3.如权利要求1所述的一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：线圈及电路板系统包括压力传感器、轻绳、旋钮式电位器、软导线、线圈、直流电源及数字电流表，以上部件固定在一张PVC板上，在板的后面用导线连接成电路，在板的上部固定压力传感器，线圈的两端分别与软导线相连后接入电路，线圈要制作出多种不同规格且匝数相等的线圈。

4.如权利要求1所述的一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：磁场控制系统包括亥姆赫兹线圈和亥姆赫兹线圈控制电源，可以实现通过调节亥姆赫兹线圈控制电源来改变磁感应强度，其中电路板系统固定在亥姆赫兹线圈上面。

5.如权利要求1所述的一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：所述Dislab系统与计算机相连，做数据采集和数据显示，悬挂线圈的轻绳长度自由调节使得线圈底边刚好位于磁场中心位置。

6.如权利要求1所述的一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：所述的线圈与面板电路之间要用软导线相连。

7.如权利要求3所述的一种定量测量安培力的高中物理实验设备，其特征在于：所述线圈要制作底边长度分别为3厘米、6厘米、9厘米和12厘米且匝数为50匝的不同规格的线圈并留有接线端。

8.如权利要求1-7中任意一项定量测量安培力的高中物理实验设备的测量方法，该方法采用控制变量法来实现定量测量，由下述步骤实现：

(1)打开Dislab控制系统，将力传感器和磁感应强度传感器正确接入数据采集器；

(2)选择合适底边长度的线圈将其接入图中软导线两端，复位力传感器，使其示数显示为0牛；

(3)打开汉姆赫兹线圈控制电源，并调节电流，观察磁感应强度传感器的示数变化，选择一个合适磁感应强度值B进行后续实验；

(4)接通显示面板上的开关，调节旋钮式电位器，记录数字显示电流表上的电流值I和Dislab上显示的力传感器的示数F，定量分析F和I之间的数值关系；

(5)保持B值不变，更换底边长度分别为L、2L、3L、4L的线圈重复实验，每次更换线圈需要对力传感器进行重新复位，调节电位器使电流值I保持不变，记录力传感器F的数值变化，定量分析F和L之间的数值关系；

(6)保持线圈L一定，电流表示数I一定，调节亥姆赫兹线圈中的电流，记录力传感器F的变化和磁感应强度B的变化，定性分析F和B之间的数值关系。