利用Phyphox自制检流计消除地磁场影响做电容器放电实验

实验场景

1 引言

近期,微主与北京梅晓璇、安徽詹善生一直在致力于利用Phyphox磁力计测量电流的研究,其中对地磁场修偏问题研究的尤为深入,从单一坐标轴修偏到三个坐标轴修偏,思路越来越明确,效果越来越好。

2 研究经历

创客焦作

利用Phyphox探究直线电流周围的磁感应强度与到电流距离的关系

利用Phyphox和线圈探究电容器的放电规律

利用Phyphox分量表达式巧妙消除地磁场对磁力计的影响

擅闯Phyphox后花园学写检流计源代码

阿璇教学研究室

基于手机Phyphox软件的电流计

詹善生物理教学研究

利用Phyphox中的磁力计“监测”电容器放电过程

3 实验效果

为了检验自制检流计的可靠性,微主来到焦作十一中创客空间,取来一本与手机厚度相当的书,与手机并排放置在一起。这本书一方面是作为手机方位的参考,因为实验中需要操作或拿起手机,容易改变手机的方位,有了书本的参照,手机的方位就不会改变了;另外,手机和书本并肩放在一起,也有利于线圈的稳定。

地磁场修偏

在Phyphox中运行检流计,检流计自动输出地磁场在三个坐标轴上的分量值;将三个分量值分别作为修正值进行修正;然后删除数据记录,重新运行检流计,检流计的三个坐标轴均已被重置为零了。

数据记录

将线圈放置在手机磁力计位置的上方,运行Phyphox检流计,按照正常操作对电容器充电,然后电容器对线圈放电,检流计就自动记录下了电容器放电过程中的电流变化规律。

局部放大

选取某一轴分量进行平移和放大,将放电电流图像置于手机屏幕的中央,可以看到梦寐以求的实验数据基准线终于为零了。

在放电电流变化曲线中可以看到,电容器放电时,电流突然增大,然后又逐渐减小,且电流的变化率越来越小。

上述数据校准和实验操作的全部过程,可以利用101教育PPT实现手机投屏,也可以利用Phyphox里面的远程控制与大屏幕共享数据,让实验现象得到最大限度的可视化。

4 研究心得

至此,对电容器放电实验的研究暂时告一段落,但是此间经历了实验、困惑、研究、改进、实践与突破,切实感受到了那种“踏破铁鞋无觅处,蓦然回首,那人却在灯火阑珊处”的奇妙体验。

像科学家一样去思考、去实验、去寻找解决问题的方案,最后目标达成,问题解决,体验多巴胺释放带来的快乐感,享受内啡肽释放带来的成就感。

| 创客焦作 | 

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