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安培力實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法

文檔序號(hào):2574278閱讀:499來源:國(guó)知局
專利名稱:安培力實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及一種在中學(xué)物理課堂上探究通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培 力的實(shí)驗(yàn)裝置,尤其是能定量研究安培力的大小與電流強(qiáng)度、通電直導(dǎo)線長(zhǎng)度以及磁感應(yīng)強(qiáng) 度三者的關(guān)系。
技術(shù)背景 現(xiàn)行人民教育出版社出版的高中《物理》(必修加選修)課程中的所采用的 安培力的實(shí)驗(yàn)裝置只能定性的研究磁場(chǎng)對(duì)電流作用現(xiàn)象,不能定量,并且直導(dǎo)線在擺動(dòng)時(shí), 由于磁鐵不能與直導(dǎo)線同步運(yùn)動(dòng),導(dǎo)線在磁場(chǎng)的不同位置磁感應(yīng)強(qiáng)度不同,造成安培力不穩(wěn) 定,使直導(dǎo)線不停的振動(dòng),無法穩(wěn)定觀察,給課堂教學(xué)帶來一定困難。

發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)裝置不能定量、穩(wěn)定的研究安培力的不足,本實(shí)用新 型提供一種實(shí)驗(yàn)裝置,能在課堂上定量、穩(wěn)定的探究安培力。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是在底座的中部固定有平行導(dǎo)軌,平行 導(dǎo)軌上有可沿著導(dǎo)軌水平移動(dòng)的平板小車,小車上放置位移傳感器和蹄形磁鐵,在底座的一端 固定支撐桿,支撐桿頂部固定水平支架,水平支架下固定懸架,懸架下懸掛U型擺,U型擺 下部直導(dǎo)線的延伸部位安裝有微型磁鐵。當(dāng)U型擺在磁場(chǎng)中受到安培力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí),采
用蹄形磁鐵與u型擺同步運(yùn)動(dòng)的方法,利用安培力產(chǎn)生的力矩與u型擺的重力產(chǎn)生的力矩平 衡的原理,使u型擺靜止。通過測(cè)量u型擺下端直導(dǎo)線的水平位移可知安培力的大小。
本實(shí)用新型的有益效果是,可以直觀、定量的觀察安培力的大小,特別有利于在課堂上 為初學(xué)者接受,課堂效果明顯。機(jī)械裝置簡(jiǎn)單、容易理解、容易制作、實(shí)驗(yàn)誤差小,便于推廣。
以下結(jié)合附圖
和實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。 圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中l(wèi).底座,2.平板小車,3.位移傳感器A, 4.微型磁鐵,5.位移傳感器B, 6.平行 導(dǎo)軌,7.蹄形磁鐵,8.刻度尺,9.支撐桿,10. U型擺,ll.懸架,12.懸架接線柱,13.水 平支架,14.蓄電池,15.電鍵,16.滑動(dòng)變阻器,17.電流表
具體實(shí)施方式
在圖l中底座(1)的中部固定有平行導(dǎo)軌(6),載有蹄形磁鐵(7)的平板小車(2) 可以沿著平行導(dǎo)軌(6)水平移動(dòng)。平板小車(2)的上表面一側(cè)安裝有位移傳感器A (3)和 位移傳感器B (5)。底座(1)的另一端中部固定有支撐桿(9),支撐桿(9)的頂部固定水 平支架(13)。輕質(zhì)銅管制成的U型擺(10)懸掛于銅質(zhì)懸架(11)的水平軸上,懸架(11) 用銅質(zhì)懸架接線柱(12)固定在水平支架(13)上。U型擺(10)下部水平直導(dǎo)線的延伸部 位安裝微型磁鐵(4)。水平刻度尺(8)固定于支撐桿(9)上。平板小車(2)內(nèi)安裝有控制 電路和驅(qū)動(dòng)電機(jī)(圖中未畫出)。平板小車(2)可在位移傳感器A (3)、位移傳感器B (5) 和控制電路的控制下沿平行導(dǎo)軌(6)水平運(yùn)動(dòng)。
進(jìn)行實(shí)驗(yàn)前,先打開平板小車的控制電路的開關(guān),讓微型磁鐵(4)處在位移傳感器A(3) 和位移傳感器B (5)的中間。此時(shí)兩個(gè)位移傳感器輸出的電壓信號(hào)相同,平板小車(2)靜 止。將蓄電池(14)、電鍵(15)、、懸架接線柱(12)、滑動(dòng)變阻器(16)、電流表(17)依次串聯(lián)接入電路(如圖2所示)。閉合電鍵(15),電流流過U型擺(10), U型擺(10)在磁 場(chǎng)中受到安培力的作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)。微型磁鐵(4)在U型擺(10)的帶動(dòng)下產(chǎn)生平移,此時(shí) 在位移傳感器A和位移傳感器B上產(chǎn)生了兩個(gè)不同的電壓信號(hào)??刂齐娐防眠@兩個(gè)不同的 電壓信號(hào)驅(qū)動(dòng)平板小車(2)內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。載有蹄型磁鐵(7)的平板小車(2)在驅(qū) 動(dòng)電機(jī)的帶動(dòng)下產(chǎn)生水平運(yùn)動(dòng)。這樣蹄型磁鐵(7)與U型擺(10)便能同步運(yùn)動(dòng)。蹄形磁 鐵(7)與U型擺(10)的同步運(yùn)動(dòng),為U型擺(10)下部的直導(dǎo)線提供了一個(gè)恒定的磁場(chǎng), 保證了直導(dǎo)線所受安培力的穩(wěn)定。當(dāng)安培力產(chǎn)生的力矩與U型擺(10)所受重力產(chǎn)生的力矩 達(dá)到平衡時(shí),U型擺(10)靜止不動(dòng)。通過刻度尺(8)測(cè)量U型擺(10)下端水平直導(dǎo)線 的位移,可知U型擺(10)所受安培力的大小。
同理改變滑動(dòng)變阻器(16)的電阻值,從而改變電路中的電流強(qiáng)度,會(huì)發(fā)現(xiàn)隨著電流強(qiáng) 度的改變,U型擺(10)下端水平直導(dǎo)線的位移也會(huì)有所變化。
如果在同樣電流強(qiáng)度下,在平板小車(2)上并排放置兩個(gè)或三個(gè)同極性同磁感應(yīng)強(qiáng)度的 蹄形磁鐵(改變處在磁場(chǎng)中通電直導(dǎo)線的長(zhǎng)度),會(huì)發(fā)現(xiàn)蹄形磁鐵越多U型擺(10)下端水 平直導(dǎo)線的位移越大。
如果在同樣電流強(qiáng)度下,在平板小車(2)上放置同等寬度但磁感應(yīng)強(qiáng)度不同的蹄形磁鐵, 會(huì)發(fā)現(xiàn)U型擺(10)下端的水平直導(dǎo)線的位移不同。
通過以上實(shí)驗(yàn),可直觀、定量的在課堂上探究安培力與電流強(qiáng)度、通電直導(dǎo)線長(zhǎng)度以及 磁感應(yīng)強(qiáng)度三者之間的關(guān)系。另外利用本實(shí)用新型也可研究左、右手定則等物理現(xiàn)象。
權(quán)利要求1.一種安培力實(shí)驗(yàn)裝置,其特征是在底座的一端固定支撐桿,支撐桿頂部固定水平支架,水平支架下固定懸架,懸架下懸掛U型擺,U型擺底部直導(dǎo)線的延伸部安裝微型磁鐵,底座的中部有可在底座上水平移動(dòng)的平板小車,平板小車上設(shè)有蹄形磁鐵和位移傳感器。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安培力實(shí)驗(yàn)裝置,其特征是U型擺由銅管制成。
3 . 根據(jù)權(quán)利要求1所述的安培力實(shí)驗(yàn)裝置,其特征是U型擺呈長(zhǎng)方形。
專利摘要安培力實(shí)驗(yàn)裝置,涉及一種能在物理教學(xué)中定量探究通電直導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到磁場(chǎng)作用的實(shí)驗(yàn)裝置。它是在底座的一端固定支撐桿,支撐桿頂部固定水平支架,水平支架下固定懸架,懸架下懸掛U型擺,U型擺下部直導(dǎo)線的延伸部位安裝有微型磁鐵。在底座中部有可在底座上水平移動(dòng)的平板小車,小車上設(shè)有位移傳感器和蹄形磁鐵。當(dāng)U型擺在蹄形磁鐵形成的磁場(chǎng)中受到安培力作用發(fā)生偏轉(zhuǎn)時(shí),采用U型擺下部直導(dǎo)線與蹄形磁鐵同步運(yùn)動(dòng)的方法,保證了安培力的穩(wěn)定。利用安培力產(chǎn)生的力矩與U型擺的重力產(chǎn)生的力矩平衡的原理,使U型擺靜止。通過測(cè)量U型擺下端直導(dǎo)線的水平位移可知安培力的大小。
文檔編號(hào)G09B23/18GK201425805SQ200920150260
公開日2010年3月17日 申請(qǐng)日期2009年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月3日
發(fā)明者范國(guó)峰 申請(qǐng)人:范國(guó)峰
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