專利名稱：高靈敏度演示電流表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明根據(jù)中學(xué)物理教科書電和磁部分，為演示微弱電流而設(shè)計(jì)的高靈敏度演示電流表。 該表配合對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵，串磁極式條形強(qiáng)磁鐵，解決了中學(xué)物理教科書電和磁部分中 的，演示實(shí)驗(yàn)用普通儀器做不成或效果不好的問題。
背景技術(shù)：
由于普通演示電流表的靈敏度太低，其原因是，普通演示電流表動圈的內(nèi)阻較大，各廠家 的產(chǎn)品有所差異，大約為500—3000Q。加上游絲較細(xì)，其電阻大約為1一3Q，滿偏電壓高 達(dá)50—150mv，對微弱電流的損耗很大。再加上鋁制線圈骨架的阻尼作用，演示電磁感應(yīng)時 感應(yīng)出的微弱電壓，普通演示電流表跟本無法指示。例如，在演示電磁感應(yīng)時，用直導(dǎo)線在 普通蹄形磁鐵磁場中，切割磁感線運(yùn)動；用普通條形磁鐵在3—5匝螺線管中插入或拔出時； 在演示交流發(fā)電機(jī)原理時，用單匝線圈在普通蹄形磁鐵磁場中旋轉(zhuǎn)等實(shí)驗(yàn)中，最多感應(yīng)出不 到lmv的微弱電壓，普通演示電流表指針偏轉(zhuǎn)的角度很小，幾乎看不到指針的偏轉(zhuǎn)，演示效 果很差。發(fā)明內(nèi)容要解決演示效果不好的問題，本發(fā)明采取提高演示電流表的靈敏度。采用高強(qiáng)度磁鐵以 增大感生電流兩個措施后，演示時電流表的指針可偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3 — 1/2左右，大大提高 了演示效果。本發(fā)明在解決其技術(shù)問題時所采用的技術(shù)方案是；高靈敏度演示電流表提高演示電流表的靈敏度高靈敏度演示電流表的結(jié)構(gòu)為磁電系列結(jié)構(gòu)，主要有表頭、測 量系統(tǒng)及外殼組成。表頭由優(yōu)質(zhì)強(qiáng)磁鐵制造的長磁隙內(nèi)磁支架、磁軛圈、用優(yōu)質(zhì)純銅線或純銀線，制造的低電阻低損耗空心動圈、用截面積不少于1平方毫米的，優(yōu)質(zhì)純銅或純銀制造 的低電阻低損耗游絲、軸尖和軸承等組成。儀表后部設(shè)有機(jī)械調(diào)零旋鈕。高靈敏度演示電流 表的工作原理是，當(dāng)線圈中通過電流時，產(chǎn)生的磁場與內(nèi)磁支架產(chǎn)生的強(qiáng)磁場相互作用，可 產(chǎn)牛較大的轉(zhuǎn)動力矩使動圈偏轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)動力距與游絲產(chǎn)生的反作用力矩平衡時，指針就停在 平衡位置，指示出被測數(shù)值。由于該高靈敏度演示電流表，采用優(yōu)質(zhì)強(qiáng)磁鐵制造的長磁隙內(nèi)磁支架，增加了動圈磁場和 磁鐵磁場相的互作用力。去掉鋁制線圈骨架采用自阻尼。采用優(yōu)質(zhì)純銅線或純銀線，制造的 低電阻低損耗空心動圈。采用截面積不少于1平方毫米的優(yōu)質(zhì)純銅或純銀制造的低電阻低損 耗游絲。使演示電流表的內(nèi)阻降低到大約1 Q左右，滿偏電壓由原來的50—150mv降低到3mV 左右，分辨率可達(dá)0. lmV，大大提高了演示電流表的靈敏度。對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵采用蹄形強(qiáng)磁鐵采用強(qiáng)磁性材料制造蹄形強(qiáng)磁鐵成本太高。為降低成本，在硅鋼或軟鐵 制造的U型體內(nèi)對應(yīng)處各粘接一塊長方形強(qiáng)磁鐵塊。南極S和北極N應(yīng)相互對應(yīng)，使南極S 和北極N兩級之間形成很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)0. 8—1. 1特斯拉。因南極S和北極 N相互對應(yīng)，故命名為(對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵)。例如，在演示電磁感應(yīng)時，用直導(dǎo)線在對磁 極式蹄形強(qiáng)磁鐵磁場中切割磁感線運(yùn)動；在演示交流電的產(chǎn)生時，使線圈在對磁極式蹄形強(qiáng) 磁鐵磁場中旋轉(zhuǎn)等演示實(shí)驗(yàn)中，可感應(yīng)出比普通蹄形磁鐵高出5—10倍的感應(yīng)電壓?？墒垢哽` 敏度演示電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3—1/2左右，大大提高了演示效果。串磁極式條形強(qiáng)磁鐵采用條形強(qiáng)磁鐵采用強(qiáng)磁性材料制造條形強(qiáng)磁鐵成本太高。為降低成本，在硅鋼或軟鐵制造的多段圓柱體之間，夾入直徑相同的強(qiáng)磁鐵塊。南極S和北極N應(yīng)互相順應(yīng)，放置到內(nèi) 經(jīng)與圓柱體直徑稍大的金屬管內(nèi)，空閑處用樹脂灌注。其磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)0.7—1特斯拉，并 且磁感線分布情況和普通條形磁鐵相同。因該條形強(qiáng)磁鐵，是多塊強(qiáng)磁鐵塊串接組成的，故 命名為(串磁極式條形強(qiáng)磁鐵)。用串磁極式條形強(qiáng)磁鐵在螺線管中插入或拔出時，線圈中可 感應(yīng)出比普通條形磁鐵高出5—10倍的感應(yīng)電壓。例如、在演示電磁感應(yīng)時，用串磁極式條 形強(qiáng)磁鐵在3—5匝螺線管中插入或拔出時，可使電流表的指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3 — 1/2左 右。在多匝螺線管和由2.5V—3.8V 0.3A的小燈炮組成的閉合電路中，用串磁極式條形強(qiáng)磁鐵在多匝螺線管中反復(fù)插入或拔出時，可以看到小燈炮閃閃發(fā)光，大大提高了演示效果。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案進(jìn)一步說明。


圖l 、高靈敏度演示電流表立體圖。 圖2 、表心結(jié)構(gòu)主視圖。 圖3:、-圖二A—A剖辨圖。 圖4 、表心結(jié)構(gòu)后視圖。圖5.、表心結(jié)構(gòu)俯視圖。圖中l(wèi)彈簧墊、2絕緣墊、3指針、4軸承、5軸承螺帽、6內(nèi)磁支架、7游絲、8軸尖、9強(qiáng)磁鐵、IO軟鐵、ll磁軛圈、12外支架、13動圈、14機(jī)械調(diào)零片。圖6 、對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵主視圖。圖7 、對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵右視圖。圖8 、圖七A—A剖視圖。圖9 、對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵立體圖。圖10、串磁極式條形強(qiáng)磁鐵立體圖。圖ll 、串磁極式條形強(qiáng)磁鐵主視圖。圖12 、圖十一A—A剖視圖。圖中14硅鋼或軟鐵制造的U型鐵。15和18長方形強(qiáng)磁鐵塊。17對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵北極 N。 16對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵南極S 。 19串磁極式條形強(qiáng)磁鐵外殼。20、 22、 24、 26、 28均 為圓形強(qiáng)磁鐵塊。21、 23、 25、 27均為硅鋼或軟鐵制造的圓柱體。權(quán)利要求
1、高靈敏度演示電流表，以下配件的設(shè)計(jì)方案(1)、采用優(yōu)質(zhì)強(qiáng)磁鐵制造的長磁隙內(nèi)磁支架。(2)、去掉鋁制線圈骨架采用自阻尼。(3)、采用優(yōu)質(zhì)純銅線或純銀線，制造的低電阻低損耗空心動圈。(4)、采用截面積不少于1平方毫米的，優(yōu)質(zhì)純銅或純銀，制造的低電阻低損耗游絲。
2、 對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵的設(shè)計(jì)方案在硅鋼或軟鐵制造的U型體內(nèi)對應(yīng)處，各粘接一塊用強(qiáng)磁性材料制造的長方形強(qiáng)磁鐵塊。南極S與北極N應(yīng)相互對應(yīng)，使南極S和北極N兩級 之間形成很強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度可達(dá)0.8—1.1特斯拉。
3、 串磁極式條形強(qiáng)磁鐵的設(shè)計(jì)方案在硅鋼或軟鐵制造的多段圓柱體之間夾入用強(qiáng)磁性 材料制造的直徑相同的強(qiáng)磁鐵塊。南極S北與極N應(yīng)相互順應(yīng)，放置到內(nèi)經(jīng)與圓柱體稍大的 金屬管內(nèi)?？臻e處用樹脂灌注。使磁感應(yīng)強(qiáng)度提高到0.7—1特斯拉。磁感線的分布情況和普 通條形磁鐵相同。
全文摘要
本發(fā)明根據(jù)中學(xué)物理教科書電和磁部分，為演示微弱電流而設(shè)計(jì)的高靈敏度演示電流表。該表配合對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵，串磁極式條形強(qiáng)磁鐵，解決了中學(xué)物理教科書，電和磁部分的所有實(shí)驗(yàn)，用普通儀器演示不成或效果不好的問題。由于普通演示電流表的靈敏度很低，其最高的滿偏電壓達(dá)50-150mv左右。普通磁鐵的磁感應(yīng)強(qiáng)度太弱，約為0.1-0.2特斯拉。例如，在演示電磁感應(yīng)時，用直導(dǎo)線在普通蹄形磁鐵磁場中切割磁感線運(yùn)動、用普通條形磁鐵在3-5匝螺線管中插入或拔出時，最多感生出不到1mv電壓。演示電流表指針偏轉(zhuǎn)角度很小，幾乎看不到指針的偏轉(zhuǎn)，演示效果很差。由于本發(fā)明提高了演示電流表的靈敏度。采用了對磁極式蹄形強(qiáng)磁鐵和串磁極式條形強(qiáng)磁鐵，增大了感生電流。演示時可使電流表指針偏轉(zhuǎn)到滿刻度的1/3-1/2左右，大大提高了演示效果。
文檔編號G01R19/145GK101566644SQ20081004961
公開日2009年10月28日 申請日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月24日
發(fā)明者王永剛, 王煥然 申請人:王永剛