一种（反）亥姆霍兹线圈磁场的测量装置的制作方法

1.本实用新型涉及亥姆霍兹线圈磁场技术领域，具体为一种（反）亥姆霍兹线圈磁场的测量装置。


背景技术：

2.亥姆霍兹线圈的特点是能在公共轴线中间附近产生较广的均匀磁场区域，且操作空间大，适合做大尺寸均匀磁场发生器，所以在科研、工业和医学等领域中有较大的使用价值，可完成地球磁场的补偿、生物磁场的研究，也常用于弱磁场的计量标准，实验室现有亥姆霍兹线圈磁场测量仪器需要手动移动霍尔元件，手动绘图，刻度读取存在主观误差，处理数据时手动绘图，测量均匀磁场范围不精确，目前对于均匀磁场与梯度磁场的直观演示实验还不够完善，我们不仅要用精确的实验数据来显示磁场强度，而且还要用演示实验来增加实验的趣味性和直观性。


技术实现要素：

3.本实用新型要解决的技术问题是克服现有的缺陷，利用计算机绘图显示亥姆霍兹线圈形成的均匀磁场以及亥姆霍兹线圈形成的梯度磁场，可以有效解决背景技术中的问题。
4.为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种（反）亥姆霍兹线圈磁场的测量装置，包括运动轨道基座、线圈基座、亥姆霍兹线圈、支架、丝杆、步进电机、载流方形线圈、杠杆、杠杆支架、拉力传感器一、绳子和磁场传感器，运动轨道基座上表面与线圈基座固定连接，线圈基座上表面均匀设有两组亥姆霍兹线圈，两组亥姆霍兹线圈内设有丝杆，丝杆上设有磁场传感器，且丝杆右端与步进电机的输出轴连接，丝杆左端通过轴承与支架连接，两组亥姆霍兹线圈之间设有载流方形线圈，载流方形线圈通过绳子与杠杆右端连接，杠杆左端通过绳子与拉力传感器一连接，且杠杆通过杠杆支架与运动轨道基座连接。
5.进一步的，杠杆支架上端面位于杠杆的中心位置，且杠杆支架位于支架的左侧。
6.进一步的，两组亥姆霍兹线圈内设有亚克力圆筒，亚克力圆筒内设有丝杆，丝杆通过连接件与拉力传感器二连接，拉力传感器二通过绳子与金属小球连接，且金属小球位于亚克力圆筒内。
7.进一步的，亚克力圆筒外圆直径小于亥姆霍兹线圈的直径，且亚克力圆筒两端通过支撑架与线圈基座连接。
8.进一步的，载流方形线圈的底边位于两组亥姆霍兹线圈之间的中心位置且与中轴线呈垂直状态。
9.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本（反）亥姆霍兹线圈磁场的测量装置，本装置引入计算机中的pasco软件进行磁场的实时测量，同时将使用步进电机实现拉力传感器二的自动化；在实验过程中, 利用拉力传感器一和拉力传感器二实时采集数据, 快捷方便, 从中可以接触新的测量手段；亥姆霍兹线圈轴向各点的磁感应强度可以非常直观
地从曲线上看到, 利用科学的pasco软件可以很方便地得出测量数据和得出结果；与传统实验数据的采集相比，其优点有：(1)实验精度高 、数据准确、误差小；(2) 大大减少实验时间, 提高实验效率；(3) 可进行动态、实时、连续的信号采集，从而对整个实验过程进行实时监控；(4)改进了传统数据采集的方法，但保留了经典的实验项目、内容与思想，将传统与现代科技结合起来。
附图说明
10.图1为本实用新型实施例一结构示意图；
11.图2为本实用新型实施例二结构示意图。
12.图中：1运动轨道基座、2线圈基座、3亥姆霍兹线圈、4支架、5丝杆、6步进电机、7载流方形线圈、8杠杆、9杠杆支架、10拉力传感器一、11绳子、12磁场传感器、13金属小球、14亚克力圆筒、15拉力传感器二。
具体实施方式
13.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
14.请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种（反）亥姆霍兹线圈磁场的测量装置，包括运动轨道基座1、线圈基座2、亥姆霍兹线圈3、支架4、丝杆5、步进电机6、载流方形线圈7、杠杆8、杠杆支架9、拉力传感器一10、绳子11和磁场传感器12，运动轨道基座1上表面与线圈基座2固定连接，线圈基座2上表面均匀设有两组亥姆霍兹线圈3，两组亥姆霍兹线圈3内设有丝杆5，丝杆5上设有磁场传感器12，且丝杆5右端与步进电机6的输出轴连接，丝杆5左端通过轴承与支架4连接，两组亥姆霍兹线圈3之间设有载流方形线圈7，载流方形线圈7通过绳子11与杠杆8右端连接，杠杆8左端通过绳子11与拉力传感器一10连接，且杠杆8通过杠杆支架9与运动轨道基座1连接，步进电机6的输入端与外部电源的输出端电连接，且拉力传感器一10的输出端与外部计算机中pasco软件的输入端电连接，杠杆支架9上端面位于杠杆8的中心位置，且杠杆支架9位于支架4的左侧。
15.实施例一，参阅图1：拉力传感器一10采集载流方形线圈7的数据，该数据显示为安培力和载流方形线圈7重力之和，改变电流的大小，利用计算机中pasco软件绘出不同电流下的安培力的图像；之后，利用程序拟合亥姆霍兹线圈3产生的磁场和载流方形线圈7磁场中的长度之间乘积的大小，根据不同的电流计算出bil的值，与杠杆原理测出的值进行比较，考虑到均匀磁场范围有限，我们利用计算机程序拟合准确计算出b和l的乘积，使实验误差减小，更准确的得出bil乘积的数值，与杠杆原理测出的安培力更好的重合，而验证他们之间的关系，大大减少实验时间，提高实验效率。
16.同时，通过步进电机6通过丝杆5带动磁场传感器12移动，然后通过磁场传感器12的输出端与外部计算机中pasco的输入端电连接，计算机中的软件将磁场传感器12随位置的变化绘制出精准的图像，通过精准测量得出以下结论：当电流为正接时，发现两组亥姆霍兹线圈3之间的磁场是均匀的，且当电流为反接时，发现两组亥姆霍兹线圈3之间的磁场是
不均匀的，且这个不均匀磁场主要应用于原子冷却和囚禁的磁光阱中。
17.实施例二，参阅图2：两组亥姆霍兹线圈3内设有亚克力圆筒14，亚克力圆筒14内设有丝杆5，丝杆5通过连接件与拉力传感器二15连接，拉力传感器二15通过绳子11与金属小球13连接，且金属小球13位于亚克力圆筒14内，亚克力圆筒14外圆直径小于亥姆霍兹线圈3的直径，且亚克力圆筒14两端通过支撑架与线圈基座2连接，以此使得金属小球13位于两组亥姆霍兹线圈3的中心轴线上，拉力传感器二15的输出端与外部计算机中pasco的输入端电连接，载流方形线圈7的底边位于两组亥姆霍兹线圈3之间的中心位置且与中轴线呈垂直状态，步进电机6作为动力源通过连接件带动拉力传感器二15沿着丝杆5向右移动，在此过程中，受磁场分布的影响，拉力会呈现出一定的变化，通过计算机中的软件接收到的拉力传感器二15传输的信息，绘出拉力随位置变化的图像，得出如下结论：当电流正接时，发现拉力在中间部分保持不变，间接证明该区域内磁场为均匀磁场，同时发现当电流反接时，拉力先减小在增大，中间磁场为零，证明该磁场成梯度变化，其他区域为不均匀磁场，这种方法不仅可以达到变难为易的目的，而且还可以帮助我们巧妙的找到解题的方法，本装置不仅对整个实验过程进行实时监控，实验精度高、数据准确、误差小，且大大减少实验时间，提高实验效率。
18.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。