本實用新型涉及一種物理實驗裝置，尤其涉及一種單線圈電流的磁感應(yīng)強度的實驗裝置。

背景技術(shù)：

目前的物理教學(xué)中，關(guān)于單線圈電流的磁感應(yīng)強度的知識點，一般物理教材中只給出了電流通過單線圈時在單線圈圓心處的磁感應(yīng)強度，對單線圈平面內(nèi)任意點的磁感應(yīng)強度沒有進(jìn)行討論，當(dāng)線圈匝數(shù)很多的時候，電磁感應(yīng)很強并且容易測量，但單線圈的電磁感應(yīng)較弱，特別是電流較小的時產(chǎn)生的電流磁場很弱，就更不容易測量。

市面上已經(jīng)有的磁感應(yīng)強度測量裝置大多是測量多線圈的電流磁感應(yīng)強度的儀器，而且都是在測量中直接讀數(shù)，對于物理教學(xué)中學(xué)習(xí)、理解相關(guān)電磁學(xué)知識沒有多大幫助。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種單線圈電流磁感應(yīng)強度測量裝置，應(yīng)用于物理教學(xué)中，并通過實驗測量，獲得單線圈平面內(nèi)任意點的磁感應(yīng)強度分布情況，并學(xué)習(xí)相關(guān)的物理知識。

本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種單線圈電流磁感應(yīng)強度實驗裝置如圖1所示，包括：桌板1、圓筒2、單線圈3、電源部分4、小磁針5、量角器6、中心線7、連接線8、平槽9、刻度線10。

所述的桌板1用硬質(zhì)塑料制成，是實驗裝置的支承部分和實驗平臺；

所述的桌板1上嵌入透明的圓筒2，單線圈3繞在圓筒2外側(cè)，并通過連接線8與電源部分4的接線柱相連接；

所述的桌板1上制有平槽9，平槽9的前端與桌板1的前端面平齊，后端面與線圈3平面對齊，平槽9的深度與所用的量角器厚度相同，即將量角器6放置在平槽9內(nèi)，量角器6的上表面和桌板1的上表面高度平齊。

所述的桌板1靠近平槽9后端的邊沿桌面上，制有刻度線10。

所述的單線圈3采用直徑1～2mm的銅導(dǎo)線制成，繞在透明圓筒2的外側(cè)以防線圈翹曲，確保單線圈3的各處均處于同一圓平面上，并使單線圈3的圓形平面和桌板1的上表面垂直。

所述的單線圈3的圓平面半徑R為6～10cm；

所述的單線圈3的圓平面的水平中心線7高出桌板1上表面的距離為小磁針5的指針到小磁針5底面的高度，當(dāng)小磁針5置于桌板1上表面時，小磁針5的指針的高度和中心線7高度平齊，當(dāng)小磁針5沿刻線10的邊沿移動時，可以從刻度線10上準(zhǔn)確讀出小磁針5在單線圈3圓平面內(nèi)沿水平中心線7的位置。

在量角器6的角度頂點和小磁針5的指針中點上下對齊的情況下，將量角器6和小磁針5用膠水粘在一起，構(gòu)成一種新的測量工具：“磁針-量角器組合儀”如圖3所示。該“磁針-量角器組合儀”可以在平槽9內(nèi)沿著刻線10的邊沿整體移動，可以從刻度線10上準(zhǔn)確讀出小磁針5在單線圈3圓平面內(nèi)沿水平中心線7的位置，又可沿著小磁針5的指向，順著量角器6上的刻線讀出小磁針5的偏轉(zhuǎn)角度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的一種單線圈電流磁感應(yīng)強度實驗裝置，既可以定量的測量出單線圈平面內(nèi)，各點的磁感應(yīng)強度分布情況，又可以學(xué)習(xí)相關(guān)的物理知識，使用方便，并且結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，實用性強。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種單線圈電流磁感應(yīng)強度實驗裝置示意圖。

圖2為本實用新型的單線圈3內(nèi)電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度B和地磁場B_X關(guān)系示意圖。

圖3為本實用新型的“磁針-量角器組合儀”示意圖。

圖中：1、桌板，2、圓筒，3、單線圈，4、電源部分，5、小磁針，6、量角器，7、中心線，8、連接線，9、平槽，刻度線10。

具體實施方式

下面結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦偷膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型的保護(hù)范圍。

一種單線圈電流磁感應(yīng)強度實驗裝置，如圖1所示。

水平轉(zhuǎn)動桌板1，調(diào)整桌板1的方向，使得單線圈3的圓平面和地磁場方向一致，即小磁針5放入單線圈3的圓平面內(nèi)，小磁針5所指的方向。單線圈3未通電流時小磁針5的指向和單線圈3處于同一平面內(nèi)。

單線圈3有電流通過時，單線圈3產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度B垂直于單線圈3的圓平面，忽略地磁場垂直分量，則小磁針5在單線圈3內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場和地磁場B_X的作用下，偏轉(zhuǎn)角度θ，如圖2所示。則通過單線圈3的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為

B＝B_xtanθ (1)

當(dāng)小磁針5處于單線圈3的中心位置時，小磁針5的偏轉(zhuǎn)角度為θ₀，此時單線圈3的電流產(chǎn)生的磁感應(yīng)強度為

地磁場的水平分量

式中，μ₀為真空磁導(dǎo)率；I為通過單線圈3的電流；R為單線圈3的半徑。

將(3)式代入(1)式，可得單線圈3電流的磁感應(yīng)強度為

如果通過單線圈3的電流值I不變，式(4)中各項均可測量得到。

一種單線圈電流磁感應(yīng)強度實驗裝置，具體的實施方式包括：

在單線圈3內(nèi)通過某一定值的直流電流，作為優(yōu)選，通過電流為1～2安；

首先將小磁針5置于單線圈3的圓平面中心點O處，則小磁針相對于單線圈3的圓平面方向偏轉(zhuǎn)θ₀，測得偏轉(zhuǎn)角度θ₀后，通過公式(3)即可計算出B_X值。

測量時首先將量角器6置于桌板1上的平槽9內(nèi)，因為平槽9的深度與所用的量角器6厚度相同，即將量角器6放置在平槽9內(nèi)，量角器6的上表面和桌板1的上表面高度平齊。

使得量角器6上的角度的頂點位于線圈3的圓平面中心點O處的正下方，小磁針5置于量角器6上的角度頂點的正上方，小磁針5的指針中點恰好位于線圈3的圓平面的中點O處，此時小磁針5的圓柱形底座一半位于量角器6上，另一半位于桌板1的刻度線10上。沿著小磁針5所指引的方向，在量角器6上即可準(zhǔn)確的讀出單線圈3的圓平面中心點O處小磁針5的偏轉(zhuǎn)角θ₀。

此時可在量角器6的角度頂點和小磁針5的指針中點上下對齊的情況下，將量角器6和小磁針5用膠水粘在一起，構(gòu)成一種新的測量工具：“磁針-量角器組合儀”，該“磁針-量角器組合儀”可以在平槽9內(nèi)沿著刻度線10的邊沿整體移動，可以從刻度線10上準(zhǔn)確讀出小磁針5在單線圈3圓平面內(nèi)沿水平中心線7的位置，又可沿著小磁針5的指向，順著量角器6上的刻線讀出小磁針5的偏轉(zhuǎn)角度，減小讀數(shù)誤差，讀數(shù)準(zhǔn)確方便。

然后將“磁針-量角器組合儀”在單線圈3圓平面內(nèi)沿水平中心線7移動位置，作為優(yōu)選，可每次移動單線圈3圓平面半徑R的1/8，由單線圈3的圓心O向單線圈3的導(dǎo)線一側(cè)移動，并確保小磁針5的指針的中心點始終位于單線圈3圓平面的水平中心線7上，讀出對應(yīng)點的小磁針5的偏轉(zhuǎn)角度θ₁、θ₂、θ₃…，通過式(1)即可方便的計算出對應(yīng)各點磁感應(yīng)強度值B₁、B₂、B₃…。

由于單線圈3在實驗裝置中是可以繞其中心點轉(zhuǎn)動的，所以測得B₁、B₂、B₃…等，就等于已知了在單線圈3平面內(nèi)磁感應(yīng)強度的全部布情況。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的一種單線圈電流磁感應(yīng)強度實驗裝置，既可以定量的測量出單線圈平面內(nèi)，各點的磁感應(yīng)強度分布情況，又可以學(xué)習(xí)相關(guān)的物理知識，使用方便，并且結(jié)構(gòu)簡單，容易操作，實用性強。

以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。