本发明属于一种物理实验领域，特别涉及一种利用导电液体验证安培力定律的实验装置和实验方法。
背景技术：
1、磁场与电流之间的相互作用是电磁学中的基本现象，安培力公式是描述这种相互作用的重要物理规律之一。通过探究安培力，我们能够深入理解电磁感应现象、认识电动机等电磁装置工作原理等电磁学内容。目前主流的中学教材中对于安培力的验证只给出了通过观察通电金属杆在u型磁铁两极间发生摆动以及摆动幅度与通电电流大小相关的定性实验，部分改进的定量测量实验设备较为复杂，不太利于推广和操作。
2、因此设计一种结构简单，操作便捷，直观且可定量测量，数据处理便捷的验证安培力定律的实验装置和方法是本发明的主要目的。
技术实现思路
1、针对上述问题，本发明提供了一种结构简单，操作便捷，直观且可定量测量，数据处理便捷的验证安培力定律的实验装置，巧用导电液体作为电流载体测量其磁场中受到的安培力，该实验装置简化了电流回路连接和结构，系统电子化和数字化，操作和控制方便，直观且精度高，可通过控制变量法验证安培力定律。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：提供一种验证安培力定律的实验装置，所述实验装置包括：高精度直流电源、大功率波纹绕线电阻、两片分别作为正负极的金属电极、支架、精密长度测量工具、两块相对的磁铁、装有导电液体的容器、高精度电子秤，其中，所述高精度直流电源是用于实验中提供电源，调节所需的电流大小和读取电流数据，跟随电路变化调整参数，保持电流稳定输出；
3、所述大功率电阻是用于限制电路中的最大电流，防止回路电阻过低，电路发生短路；
4、所述两个分别作为正负极的金属电极是用于给作为电流载体的导电液体提供电流，导通整个电路；
5、所述支架是用于放置金属电极，所述金属电极通过导线电连接所述高精度直流电源和大功率电阻；
6、所述精密长度测量工具是用于测量两个金属电极之间的间距；
7、所述两块相对的磁铁用于提供磁场；
8、所述装有导电液体的容器是用于容纳作为电流载体的导电液体，承受导电液体在磁场中受到的安培力；
9、所述高精度电子秤用于通过测量所述装有导电液体的容器的重量变化来测量导电液体受到的安倍力的大小。
10、作为本申请的进一步改进，所述两块磁铁放置在所述容器顶端设有的细长条状槽的两侧，所述磁铁的长度方向与所述细长条状槽平行，所述磁铁面积最大的面与所述容器的侧面保持平行但不接触，使每一磁铁中心位置的高度与细长条状槽中的导电液体的高度一致。
11、作为本申请的进一步改进，所述两块磁铁是磁场完全相同的长方形磁铁，且所述磁铁的长度和宽度应大于所述容器的细长条状槽的长度和宽度，以便导电液体受到的磁场尽可能均匀。
12、作为本申请的进一步改进，所述导电液体是高饱和盐水溶液或液态金属。
13、作为本申请的进一步改进，所述液态金属是熔点低于常温的镓铟锡合金。
14、作为本申请的进一步改进，所述精密长度测量工具是游标卡尺。
15、作为本申请的进一步改进，所述磁铁是钕铁硼超强磁铁。
16、作为本申请的进一步改进，所述金属电极采用铜金属丝。
17、作为本申请的进一步改进，所述高精度直流电源采用数字式显示高精度稳流稳压直流电源。
18、作为本申请的进一步改进，所述支架底部装设平行于底面的结构，所述结构可以形成支撑面，以保持支架稳定。
19、作为本申请的进一步改进，所述支架上装设放置磁铁的横向结构以保持磁铁稳定。
20、作为本申请的进一步改进，所述容器上装设底部装设平行于底面的结构，所述结构可以形成支撑面，以保持容器稳定。
21、本发明还提供了一种验证安培力定律的实验方法，所述实验方法包括如下步骤：
22、步骤一、将导电液体注入容器中，并将所述容器置于高精度电子秤的称量平台上，将金属电极放置一支架上，放置好所述容器和支架，使所述金属电极浸润到所述导电液体中，并且金属电极不触碰到所述容器的内壁；
23、步骤二、固定好两块磁铁，使装有导电液体的容器放置在两块磁铁的磁极之间，接近所述磁铁表面的中间位置，使所述导电液体所在的平面垂直于磁场方向；
24、步骤三、电连接直流电源、大功率电阻和支架上的金属电极，通过导电液体形成闭合电路，按要求设置直流电源为稳流模式；
25、步骤四、仔细调节所述容器和支架的位置，确保所述容器和支架无接触，防止其它力干扰安培力测量；
26、步骤五、电流为零时对电子秤进行调零操作，改变所述直流电源输出电流大小，通过记录高精度电子秤的读数得到不同电流下导电液体受到的安培力的大小，并绘制相关图表；
27、步骤六、测量并记录金属电极的间距，改变金属电极的间距，重复上述步骤五中的测试，记录不同电流下所述导电液体受到的安培力的大小，并绘制相关图表，比较不同间距下安培力大小的关系；
28、步骤七、调整磁铁的配置改变磁感应强度，重复上述步骤五中的测试，记录不同电流下所述导电液体受到的安培力的大小，并绘制相关图表，比较不同磁感应强度下安培力大小的关系；
29、步骤八、根据实验数据分析安培力定律。
30、作为本申请的进一步改进，所述两块磁铁放置在所述容器顶端设有的细长条状槽的两侧，所述磁铁的长度方向与所述细长条状槽平行，所述磁铁面积最大的面与所述容器的侧面保持平行但不接触，使每一磁铁中心位置的高度与细长条状槽中的导电液体的高度一致。
31、本申请的技术效果和优点如下：
32、1、本实验装置器材便宜易得，结构和原理简单，操作简便，结果准确，便于推广。
33、2、巧用导电液体作为电流载体设计了安培力定律定量验证装置，使用低熔点的液态金属作为导电液体时，可以实现与金属电极的无应力良好接触，使用大电流进行实验，实验结果精度高，同时简化了电流回路连接和结构。
34、3、采用数显高精度稳流稳压直流电源和高精度电子秤，将实验系统电子化和数字化，非常方便的实现电流调节和数据直读，操作和控制方便，直观且精度高，可通过控制变量法定量验证安培力定律，更利于学习中对安培力规律的把握。
35、4、本实验装置实现了从定性实验到定量实验的改进。
1.一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述实验装置包括：高精度直流电源、大功率电阻、两个分别作为正负极的金属电极、支架、精密长度测量工具、两块相对的磁铁、导电液体及装有导电液体的容器、高精度电子秤，其中，所述高精度直流电源是用于实验中提供电源，调节所需的电流大小和读取电流数据，跟随电路变化调整参数，保持电流稳定输出；
2.根据权利要求1所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述两块磁铁放置在所述容器顶端设有的细长条状槽的两侧，所述磁铁的长度方向与所述细长条状槽平行，所述磁铁面积最大的面与所述容器的侧面保持平行但不接触，使每一磁铁中心位置的高度与细长条状槽中的导电液体的高度一致。
3.根据权利要求2所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述两块磁铁是磁场完全相同的长方形磁铁，且所述磁铁的长度和宽度应大于所述容器的细长条状槽的长度和宽度，以便所述导电液体受到的磁场尽可能均匀。
4.根据权利要求1所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述导电液体是高饱和盐水溶液或液态金属。
5.根据权利要求4所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述液态金属是熔点低于常温的镓铟锡合金。
6.根据权利要求1所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述精密长度测量工具是游标卡尺；所述高精度直流电源采用数字式显示高精度稳流稳压直流电源。
7.根据权利要求1所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述磁铁是钕铁硼超强磁铁。
8.根据权利要求1所述的一种验证安培力定律的实验装置，其特征在于：所述金属电极采用铜金属丝。
9.一种验证安培力定律的实验方法，其特征在于：所述实验方法包括如下步骤：
10.根据权利要求9所述的实验方法，其特征在于：所述两块磁铁放置在所述容器顶端设有的细长条状槽的两侧，所述磁铁的长度方向与所述细长条状槽平行，所述磁铁面积最大的面与所述容器的侧面保持平行但不接触，使每一磁铁中心位置的高度与细长条状槽中的导电液体的高度一致。
