DIY磁力天平:真的GEEK,稱重也要用磁場
天平並不是什麼稀罕物件,但這磁力天平可真是頗有些想法的創意了:同性相斥的法則竟然還能夠用來稱量些小物件,而且精確度絕對不含糊!果然對於geek來說,沒有技術含量的事情,他們是不會做的。
如果天平不用彈簧,而是用某種更加飄忽不定的力量——比如說磁場?聽起來是個不錯的主意,而且這個主意就在這裏成爲了現實。不過略有不足的是我忽視了永磁體磁場強度與距離的非線性關係,使得刻度盤上的標尺間距並不均勻。不過,好極了,這最後面我將公佈我對於這個問題的解決方法。讓我們開動起來吧!
1 工具和材料
● 剪刀
● 起子
● 筆
○ 永磁體×2
○ Meccano玩具(帶孔的角鋼條也行,可在建材店買到)若干
○ 螺絲和螺母若干,用來固定那些鋼條
○ 塑料蓋,用來做托盤的
○ 方格紙
○ 硬紙板或者塑料板
○ 細鐵絲和細線
○ 圖釘若干
○ 硬幣一組
2 開工吧!先把一切組裝起來
● 這是標尺部分。
● 這裏是秤軸的部分。
● 還有托盤。
● 整體的結構。
● 當然別忘了磁鐵的部分。總之如圖所示把所有部件組裝起來——當然,熱愛開動腦筋的你也可以做得和我這個完全不同。不過,聽我的,你最好要調整出一個和磁鐵相距最大的角度來。
3 精確的標記!製作你的刻度盤吧
● 作爲一個天平,刻度是不能缺少的,所以我們需要在方格紙上標出標度。這並不難理解:一般圖釘重是0.25克,而我們正好可以用它來確定硬幣的重量。
● 這裏使用了一套全新的新西蘭硬幣,大小合適,10分硬幣重3.3克,20分硬幣重4克,50分硬幣重5克。
● 利用已知的這些重量在天平的標尺盤上畫出刻度線,並標好重量值,天平的刻度盤就大功告成了。
● 怎麼樣,外表帥氣吧!
● 這架天平可是個高靈敏度的傢伙!靈敏度接近1克,所以重量超過10克之後磁鐵就相碰了。
4 盡善盡美!不足之處還得改進
● 由於磁場強度的變化和距離之間並不是線性的而是指數型的關係,因而就有必要爲了刻度的均勻而進行一些改進了。這裏提出的想法是,利用長螺線管所獲得的勻強磁場。只要在螺線管的內部,磁場的作用力就會是恆定的,這樣,之前的關係就會是線性的了。採用螺線管另一個優點是,我們可以通過調節通過螺線管的電流強度來調節其磁場強度,從而調整天平的靈敏度。看看上面的示意圖吧。
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