[發明專利]動生電動勢測定儀

在審

• 申請號: 201710255203.9
• 申請日: 2017-04-11
• 公開（公告）號: CN108694880A
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 李啟成
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

動生電動勢測定儀是一種定量測定在勻強磁場中勻速轉動導體產生的動生電動勢的物理實驗儀器。亥姆霍茲線圈、導體和微型電動機固定在塑料材質的支撐物上。把導體放到亥姆霍茲線圈軸線中點附近的勻強磁場中，在微型電動機的驅動下使導體沿與亥姆霍茲線圈軸線垂直的平面內勻速轉動，用電壓表測定導體兩端的電壓就是導體轉動時產生的動生電動勢。微型電動機和亥姆霍茲線圈都使用安全電壓，在導體中產生的動生電動勢也在安全范圍內。

技術領域：

本發明專利是一種定量測定在磁場中勻速轉動導體產生的動生電動勢的物理實驗儀器。

背景技術：

現在僅僅研究出了測量導體在勻強磁場中平動產生的動生電動勢的測量儀器^[1]。這種儀器存在的問題是，由于導體平動的范圍比較大，在大范圍內獲得勻強磁場是比較困難的，使得動生電動勢的測量很難在實驗室內推廣。

[1].童培雄，趙在忠，饒雙梅，潘正元.動生電動勢的測量[C]第六屆會國高等學校物理實驗教學研討會論文集(下)，上海：2004.

發明內容：

由于較大范圍的勻強磁場獲得存在的困難，目前物理實驗沒有由學生操作的動生電動勢實驗。本發明專利把導體放在亥姆霍茲線圈軸線中點附近產生的勻強磁場中轉動，測定轉動導體中產生的動生電動勢，其有益效果是：解決了在平動中需要在大范圍內存在勻強磁場的困難，也使得動生電動勢的測量便于在實驗室內推廣。

理論上，放置在勻強磁場中的導體繞固定軸勻速轉動時，測定導體中產生的電壓，即為導體中產生的動生電動勢。

本發明專利需要的勻強磁場由亥姆霍茲線圈提供。亥姆霍茲線圈是一對共軸圓線圈，兩圓線圈的間距等于圓線圈的直徑。當亥姆霍茲線圈(匝數為N、半徑為R)中通以同向穩恒電流I時，在其軸線中點附近能像通電螺線管一樣產生勻強磁場區。理論上可以證明亥姆霍茲線圈軸線中點附近的磁感應強度由公式(1)確定：

公式中μ₀為真空中的磁導率。

長度為L的金屬桿在勻強磁場B中以角速度ω轉動，產生的動生電動勢ε的理論值由公式(2)確定：

公式(2)就是測定動生電動勢的原理。其中的勻強磁場磁感應強度由公式(1)計算得到，角速度ω由發動機提供的參數得到，金屬桿的長度L用螺旋測微計測得，把以上的參數帶入公式(2)中就可以計算得到動生電動勢ε的理論值，由電壓表測得的金屬桿兩端電壓為實驗值。

本發明專利主要可以進行下面幾個方面的實驗研究。

第一，通過改變亥姆霍茲線圈中的電流，從而改變磁感應強度，可以研究在轉動導體的長度和轉動速度一定的情況下，產生的動生電動勢與磁感應強度之間的關系。

第二，通過改變轉動導體的轉動速度(改變發動機的轉速)，可以研究在轉動導體的長度和磁感應強度一定的情況下，產生的動生電動勢與轉動導體轉動速度之間的關系。

本發明專利的亥姆霍茲線圈中的電流強度控制在500毫安左右，可以通過計算得到亥姆霍茲線圈中的磁感應強度在毫特斯拉數量級，在現有市場上的微型電動機的轉動速度下產生的動生電動勢不會超過36伏。

附圖說明：

附圖是動生電動勢測定儀示意圖。其各部分的說明如下：

1以干電池為動力的微型電動機。

2絕緣桿。

3圓線圈，亥姆霍茲線圈之一，兩側均勻纏繞等匝導線。

4圓形金屬軌道。

5一端帶有銅球的鋁桿，可以沿確定的軌道轉動。