專利名稱：一種測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置。
背景技術(shù)：
長直螺線管是個三維線圈，在物理學(xué)里，術(shù)語長直螺線管指的是多重卷繞的導(dǎo)線，卷繞內(nèi)部可以是空心的，或者有一個金屬芯。當(dāng)有電流通過導(dǎo)線時，長直螺線管內(nèi)部會產(chǎn)生均勻磁場。長直螺線管是很重要的元件，很多物理實驗的正確操作需要有均勻磁場；長直螺線管也可以用為電磁鐵或電感器，表示線圈產(chǎn)生自感能力的物理量，常用L來表示，簡稱自感或電感。長直螺線管的自感系數(shù)跟線圈的形狀、長短、匝數(shù)以及是否有鐵芯等因素有關(guān)。線圈面積越大、線圈越長、單位長度匝數(shù)越密，它的自感系數(shù)就越大。另外，有鐵芯的線圈的自感系數(shù)比沒有鐵芯時大的多。據(jù)了解，現(xiàn)在市場上和實驗室里還沒有一個精密的儀器來測長直螺線管的自感系數(shù)。傳統(tǒng)的測量方法是用電橋法，但電橋法測自感系數(shù)的儀器裝置沒有成套化，精密度也不聞。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是通過能量法，提供一種裝置來精確地測量長直螺線管的自感系數(shù)。選一個 通過長直螺線管軸線的平面，通過測量該平面上多個點處的磁感應(yīng)強度并把求積分簡化為求和來計算電感中的磁場能量，以此來計算長直螺線管的自感系數(shù)。本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，包括基臺，及安裝于基臺上并用漆包線纏繞的方法制成的長直螺線管，以及設(shè)于長直螺線管軸端一側(cè)的縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置，所述縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置由橫向放置的第一游標卡尺與縱向放置的第二游標卡尺垂直黏結(jié)而成，在所述第一游標卡尺的可移動標尺上安裝一磁感應(yīng)強度傳感器，磁感應(yīng)強度傳感器尾端連接有數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與外部計算機相連。作為優(yōu)選，所述長直螺線管一側(cè)連接有兩接線柱，接線柱連接外部的電阻箱和電流表供電。作為優(yōu)選，所述磁感應(yīng)強度傳感器包括傳感器探頭，傳感器探頭沿長直螺線管軸線方向移動并探測。作為優(yōu)選，所述第一游標卡尺與第二游標卡尺分別對應(yīng)平行的一側(cè)設(shè)有第一刻度
尺與第二刻度尺。本實用新型測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置有益效果是:借用磁感應(yīng)強度傳感器采集數(shù)據(jù)，與計算機連接，給數(shù)據(jù)記錄和處理帶來的一定的方便，整個裝置設(shè)計上為可活動、可調(diào)節(jié)、成套化，能較準確的測量到長直螺線管的電感系數(shù)；通過此種儀器能較精確地測量到長直螺線管的自感系數(shù)，能作為教學(xué)用具，輔助老師上課，為平時物理教學(xué)帶來便利。

為了易于說明，本實用新型由下述的具體實施例及附圖作以詳細描述。圖1為本實用新型測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1所示，一種測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，包括基臺1，及安裝于基臺I上并用漆包線纏繞的方法制成的長直螺線管2，以及設(shè)于長直螺線管2軸端一側(cè)的縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置，此裝置用來調(diào)節(jié)探針在長直螺線管2內(nèi)的空間位置，從而可測量到不同位置的磁感應(yīng)強度。計算時把長直螺線管2體積分解成大小不同的空心圓柱，然后乘以各自的磁感應(yīng)強度的平方，然后累加起來乘以一定的系數(shù)就可算得長直螺線管2的自感系數(shù)。所述縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置由橫向放置的第一游標卡尺3與縱向放置的第二游標卡尺4垂直黏結(jié)而成，在所述第一游標卡尺3的可移動標尺5上安裝一磁感應(yīng)強度傳感器6，可深入長直螺線管2內(nèi)測量。磁感應(yīng)強度傳感器6尾端連接有數(shù)據(jù)采集器7，所述數(shù)據(jù)采集器7與外部計算機相連。采用漆包線纏繞的方法制作長直螺線管2，作為一個待測自感系數(shù)的長直螺線管，用磁感應(yīng)強度傳感器6來測量長直螺線管2某一位置的磁感應(yīng)強度。其中，所述長直螺線管2 —側(cè)連接有兩接線柱8，接線柱8連接外部的電阻箱和電流表供電。所述磁感應(yīng)強度傳感器6包括傳感器探頭9，傳感器探頭9沿長直螺線管2軸線方向移動并探測。
·[0015]所述第一游標卡尺3與第二游標卡尺4分別對應(yīng)平行的一側(cè)設(shè)有第一刻度尺10與第二刻度尺11。本裝置的使用步驟如下:首先將磁感應(yīng)強度傳感器6與數(shù)據(jù)采集器7相連，數(shù)據(jù)采集器7再與計算機連接；再將長直螺線管2上的兩個接線柱8連接電阻箱或電流表供電并預(yù)熱兩分鐘；再打開計算機中傳感器的相應(yīng)軟件，進行調(diào)零；移動縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置，改變傳感器探頭9的位置，測量過圓心的一個截面上不同點磁感應(yīng)強度。該裝置的創(chuàng)新點是用能量法來測量長直螺線管的電感系數(shù)，給長直螺線管一通電，電能就有一部分轉(zhuǎn)化為磁能，儲存在長直螺線管中，其大小表示為1/2 ￡|2，同時，長直
螺線管磁場能量也可以表示為$2/2的體積分,而這兩個表示應(yīng)該相等,于是可通過測量長直螺線管內(nèi)部磁感應(yīng)強度和流過的電流來算出自感系數(shù)，同時為了簡便，這里我們把體積分簡化為求和，計算時把長直螺線管的體積分割成大小不同的圓筒。由于可以通過測量長直長直螺線管的磁場分布，根據(jù)能量法的方式可以求出長直長直螺線管的自感系數(shù)。利用公式:
權(quán)利要求1.一種測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，其特征在于:包括基臺，及安裝于基臺上并用漆包線纏繞的方法制成的長直螺線管，以及設(shè)于長直螺線管軸端一側(cè)的縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置，所述縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置由橫向放置的第一游標卡尺與縱向放置的第二游標卡尺垂直黏結(jié)而成，在所述第一游標卡尺的可移動標尺上安裝一磁感應(yīng)強度傳感器，磁感應(yīng)強度傳感器尾端連接有數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與外部計算機相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，其特征在于:所述長直螺線管一側(cè)連接有兩接線柱，接線柱連接外部的電阻箱和電流表供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，其特征在于:所述磁感應(yīng)強度傳感器包括傳感器探頭，傳感器探頭沿長直螺線管軸線方向移動并探測。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，其特征在于:所述第一游標卡尺與第二游標 卡尺分別對應(yīng)平行的一側(cè)設(shè)有第一刻度尺與第二刻度尺。
專利摘要本實用新型公開了一種測量長直螺線管自感系數(shù)的裝置，包括基臺，及安裝于基臺上并用漆包線纏繞的方法制成的長直螺線管，以及設(shè)于長直螺線管軸端一側(cè)的縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置，所述縱橫向位置調(diào)節(jié)裝置由橫向放置的第一游標卡尺與縱向放置的第二游標卡尺垂直黏結(jié)而成，在所述第一游標卡尺的可移動標尺上安裝一磁感應(yīng)強度傳感器，磁感應(yīng)強度傳感器尾端連接有數(shù)據(jù)采集器，所述數(shù)據(jù)采集器與外部計算機相連；整個裝置設(shè)計上為可活動、可調(diào)節(jié)、成套化，能較準確的測量到長直螺線管的電感系數(shù)；通過此種儀器能較精確地測量到長直螺線管的自感系數(shù)，能作為教學(xué)用具，輔助老師上課，為平時物理教學(xué)帶來便利。
文檔編號G01R33/02GK203101520SQ201320015398
公開日2013年7月31日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月14日
發(fā)明者胡益煦, 張楠, 史良忠, 胡建良 申請人:浙江師范大學(xué)