如何制作一个简易的磁力秤？

我们在中学物理里学过，秤的本质是测量力的，称量一个物体，其实是在测量这个物体所受的重力。

秤的原理都是用一个已知的力来测量未知的力。例如传统的测量工具天平，就是用已知重量的砝码（已知砝码的重力），去测量未知重量的物体。我国民间使用的杆秤，则在天平的基础上加上了杠杆原理。家用的弹簧秤、测量体重的磅秤，都是利用弹簧弹性形变时产生的力。

明白了秤的原理，我们发现其实可以利用很多不同形式的力来制作一台秤，例如下面这个科技小制作，就是利用了磁铁同性相斥的排斥力。

下面是这台磁力秤：

这是外国朋友的作品，他利用了一种组合玩具来做秤的骨架。我没发现国内有类似的玩具，所以呢，我们要仿制的话，恐怕需要一定的木工工作了。

原理很简单啦，其实就是一个不等臂的天平，左臂向上倾斜，右臂水平，二者中间有转轴。在倾斜臂的一侧，安装有一块磁铁，这块磁铁与固定在秤底座支架上的另一块磁铁极性相同，因此受到磁场的排斥力。

向秤盘里添加重物，杠杆就会向左侧倾斜，左臂上的磁铁向右下移动，两块磁铁之间的距离变小，排斥力增加，当磁场的排斥力与重物的重力相抵消之后，达到平衡状态，杠杆停在一个角度不动了。观察右侧水平杠杆向上（也就是逆时针）转动的角度，对照刻度盘，就能够读出重物的重量，从而达到测量的目的。

这是转轴部分：

这是磁铁部分：

这是右侧杠杆臂与刻度盘部分。

下面讲一下秤的标定。在使用工厂生产出来的秤的时候，我们通过刻度盘的读数来读取被测量物体的重量。但是因为这台秤是我们自己制造的，因此需要我们自己去确定刻度，也就是标定一台新秤，否则它是无法使用的。

要标定一台秤，就需要利用已知重量的砝码，这位外国朋友利用了这种图钉做砝码，他通过测量得知，这种图钉恰好是0.25克1个。

先在刻度盘上与右臂上缘平齐画一条线，因为这时左侧秤盘里没有任何重物，因此我们把这条线标定为0克。然后往秤盘里加一个图钉，那么秤的右臂会向上（逆时针）旋转一定角度，在刻度盘上再沿着右臂上缘画一条线，因为1个图钉重0.25克，因此这条线就标定为0.25克。

依次增加砝码也就是图钉的数量，依次在刻度盘上增加标定数值，最终得到如下的刻度盘：

可以看出，这台秤的最大测量范围是10克，最小刻度是0.25克（因为标定的砝码最小是0.25克）。

通过刻度盘还可以看出，这台秤的度数不是线性的。什么叫线性？仔细观察普通的磅秤、杆秤、弹簧秤的刻度盘，你会发现刻度值是均匀的，也就是1公斤到2公斤两个刻度之间的长度，与2公斤到3公斤之间的长度是相等的。但是这台秤的刻度表不是这样的，0克到1克与1克到2克之间杠杆转过的角度是不一样的，这就叫做非线性。这是由磁场排斥力的特点决定的，就像弹簧秤是由弹簧拉力的特性决定的一样（弹簧拉力符合胡克定律，中学物理里有讲到）。

因为刻度盘不是线性的，会造成度数困难，因此作者试图对这台磁力秤加以改进。他设计了下面的结构，试图得到线性的刻度。

但是请注意，上面这个图有原理性的错误。他用弧形螺线管来代替固定的永久磁铁，因为螺线管内部中心位置的磁场是近似均匀的，且中心弧线上任意两点的磁场强度是近似相等的，因此，移动磁铁受到的力是不变的，而我们希望这个力是线性变化的！所以，按照上面那个设计图，不可能造出一台与上面那台磁力秤类似的，通过杠杆偏转读数的秤来。但是可以造出一台电子秤来，至于为什么，我就不详细分析了，因为太多的理论分析，会把大家搞糊涂的。大家如果要模仿的话，就照那台成功的实物来模仿吧，虽然刻度盘不是线性的，但至少能够使用！