DIY磁力天平:真的GEEK,称重也要用磁场
天平并不是什么稀罕物件,但这磁力天平可真是颇有些想法的创意了:同性相斥的法则竟然还能够用来称量些小物件,而且精确度绝对不含糊!果然对于geek来说,没有技术含量的事情,他们是不会做的。
如果天平不用弹簧,而是用某种更加飘忽不定的力量——比如说磁场?听起来是个不错的主意,而且这个主意就在这里成为了现实。不过略有不足的是我忽视了永磁体磁场强度与距离的非线性关系,使得刻度盘上的标尺间距并不均匀。不过,好极了,这最后面我将公布我对于这个问题的解决方法。让我们开动起来吧!
1 工具和材料
● 剪刀
● 起子
● 笔
○ 永磁体×2
○ Meccano玩具(带孔的角钢条也行,可在建材店买到)若干
○ 螺丝和螺母若干,用来固定那些钢条
○ 塑料盖,用来做托盘的
○ 方格纸
○ 硬纸板或者塑料板
○ 细铁丝和细线
○ 图钉若干
○ 硬币一组
2 开工吧!先把一切组装起来
● 这是标尺部分。
● 这里是秤轴的部分。
● 还有托盘。
● 整体的结构。
● 当然别忘了磁铁的部分。总之如图所示把所有部件组装起来——当然,热爱开动脑筋的你也可以做得和我这个完全不同。不过,听我的,你最好要调整出一个和磁铁相距最大的角度来。
3 精确的标记!制作你的刻度盘吧
● 作为一个天平,刻度是不能缺少的,所以我们需要在方格纸上标出标度。这并不难理解:一般图钉重是0.25克,而我们正好可以用它来确定硬币的重量。
● 这里使用了一套全新的新西兰硬币,大小合适,10分硬币重3.3克,20分硬币重4克,50分硬币重5克。
● 利用已知的这些重量在天平的标尺盘上画出刻度线,并标好重量值,天平的刻度盘就大功告成了。
● 怎么样,外表帅气吧!
● 这架天平可是个高灵敏度的家伙!灵敏度接近1克,所以重量超过10克之后磁铁就相碰了。
4 尽善尽美!不足之处还得改进
● 由于磁场强度的变化和距离之间并不是线性的而是指数型的关系,因而就有必要为了刻度的均匀而进行一些改进了。这里提出的想法是,利用长螺线管所获得的匀强磁场。只要在螺线管的内部,磁场的作用力就会是恒定的,这样,之前的关系就会是线性的了。采用螺线管另一个优点是,我们可以通过调节通过螺线管的电流强度来调节其磁场强度,从而调整天平的灵敏度。看看上面的示意图吧。
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