物體磁性對電子天平檢測和分析造成的影響探究

摘 要：電子天平作為一種稱量準確、使用方便的衡器，在日常生活、生產及科研中廣泛應用。電子天平的使用過程中會受到周圍環境的影響，給測定結果帶來一定的影響，導致測定結果的不準確。文章首先闡述了電子天平的工作原理及物體磁性產生的原因，進而針對性地通過實驗對物體磁性對電子天平產生的影響進行分析。

關鍵詞：物體磁性；電子天平；衡器；實驗

通常人們所使用的電子天平應用了現代電子控制技術，具有性能穩定、稱量精準、顯示速率快的優點。同時對電子天平的校驗也相對較為快捷，因此電子天平被廣泛地應用于人們日常生活、生產及各類科研活動中。在電子天平的使用過程中，還存在著一些影響其準確性的因素，比如物體的磁性。物體磁性能夠對電子天平的測定結果造成一定的變化，雖不至于對生產生活有過多影響，但對于科研數據來說，可能就是不可估量的后果，因此，研究物體磁性對電子天平檢測和分析造成的影響至關重要。現針對物體磁性對天平稱量所造成的影響進行分析。

1 電子天平的工作原理

電子天平內部裝有稱重傳感器等精密電子元件，能夠較為快速準確地反映出稱重物體的示數，其基本原理是利用了電磁力平衡重力。電子天平裝置中，秤盤靠支架連桿同一個線圈連接在一起，線圈又被放置于磁場中，被測物體通過重力作用轉動連桿，連桿將作用力傳遞到線圈上，位于磁場中的電子線圈能夠產生向上的電磁力F，電磁力的物理計算式可表達為：

其中K為常數（與使用單位有關），B為磁感應強度，L為線圈導線的長度，I為通過線圈導線的電流強度。式中的電磁力F與被測物體的重力（mg）通常是一對平衡力，即F=mg。也就是說，只要通過測量線圈導線的電流強度I就可以計算出物體的質量。在天平的托盤中未放置任何物體時，天平的示數為0。當電子天平稱盤上被加上或除去被稱物時，天平則出現不平衡狀態，此時可以通過位置檢測器檢測到線圈在磁鋼中的瞬間位移，經過電磁力自動補償電路使其電流變化以數字方式顯示出被測物體重量。

2 物體磁性對電子天平的影響

2.1 物體的磁性現象

磁性物體能夠表現出一定的磁現象，如相互吸引、排斥等。物質具有磁性的微觀解釋是：物質內部都是由原子構成的，而原子又是原子核與電子組成，電子圍繞著原子核運動，且自身帶有負電荷，電子的運動產生了一定的磁性。如果電子自轉方向向上與向下的數目一致，其產生的磁矩就可以相互抵消，物體就表現為無磁性，相反，電子運動方向相反的數量不一致，則由電子產生的磁矩無法消除，物質的原子本身就帶有一定的磁性，但組成物質的原子的排列并不是整齊劃一，而是混亂的，所欲物體雖然有一定磁性，但基本都不具備強磁性。只有一些特殊的物質如鐵、鈷、鎳，其自身的原子磁矩呈現出一定整齊的規律，物體的磁性相對較強。

2.2 物體磁性對電子天平的影響

《砝碼檢定規程》JJG99-2006中明確將砝碼的磁性檢測納入電子天平用砝碼的監測項目中，說明物體磁性能夠對天平的測定結果產生一定的影響，物體磁性已經成為了影響電子天平測定準確性的不可忽視因素。物質本身的磁性在受到外磁場作用下能夠產生一定力的作用，勢必會影響到電子天平本身的力平衡，導致電子天平的稱量結果出現一定的變化。

物體的磁性要想發揮力的作用，磁性就必須形成一個閉環，因此，切斷磁場就可以防止物體的磁性發揮作用。我們可以采用一個裝置在電子天平秤盤的夾層中以切斷物體磁場的作用，防止電子天平中的電子元件收到磁場影響。為了測定物體磁性對電子天平的影響，我們需要做一個實驗。實驗分為兩部分，第一個實驗中，選擇上海精科生產的FA2004型電子天平（精確度0.1mg），在未加裝屏蔽裝置的基礎上反復5次稱重同一個標稱重量為200g的磁性物體，并記錄結果；實驗二，在電子天平被屏蔽后，反復5次稱重與實驗一相同的磁性物體，并記錄結果。

通過計算，可得實驗一中的不確定度為u1=0.15mg，實驗二中的不確定度為u2=6.50mg。

實驗結果表明，物體的磁性對于電子天平的稱量準確度有一定的影響，且影響不容忽視。在電子天平的日常檢測與分析過程中尤其要注意到磁性的影響，并想辦法消除物體的磁性影響條件下，進行電子天平的檢測工作。

3 結束語

在對電子天平進行檢定時，除了要嚴格執行檢定規程對電子天平進行檢定外，還要認真分析可能影響檢定結果的外部因素，使檢定結果準確可靠。通常被人們所熟知的外部因素包括天平預熱時間、天平供電電壓、自帶砝碼質量、檢定室環境等，但物體磁性作為影響電子天平檢測結果的重要影響因素一直被人們所忽視。此外，在計量檢測系統中一般不會進行磁化率的檢測，而在稱量過程中也就不會對被測物品進行是否磁化的檢測。但物體的磁性確實會對用到電子天平的日常檢測和分析造成影響，必須引起相關部門的重視。

參考文獻

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