[實(shí)用新型]定量測(cè)量安培力的教學(xué)儀器

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200820070530.3
• 申請(qǐng)日: 2008-05-16
• 公開（公告）號(hào): CN201191468Y
• 公開（公告）日: 2009-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏夢(mèng)盈;王國(guó)松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 魏夢(mèng)盈
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 鄭州異開專利事務(wù)所（普通合伙）
• 代理人: 韓華

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及教學(xué)儀器，尤其是涉及一種定量測(cè)量安培力的教學(xué)儀器。

背景技術(shù)

中學(xué)生在學(xué)習(xí)物理學(xué)科電磁學(xué)部分時(shí)，要接觸到公式F＝BIL，即在同一磁場(chǎng)中，當(dāng)導(dǎo)線方向與磁場(chǎng)方向垂直時(shí)，通電導(dǎo)線在磁場(chǎng)中受到安培力的大小，既與導(dǎo)線的長(zhǎng)度L成正比，又與導(dǎo)線中的電流I成正比，即與IL的乘積成正比，用公式表示為F＝BIL，其中B為磁感應(yīng)強(qiáng)度是表示磁場(chǎng)強(qiáng)弱的物理量。但在不同的磁場(chǎng)中，在電流I、導(dǎo)線長(zhǎng)度L相同的情況下，導(dǎo)線所受的安培力大小與磁感應(yīng)強(qiáng)度B成正比。這樣安培力的大小與BIL三者乘積成正比，用公式表示為F＝BIL。由于實(shí)驗(yàn)室沒有提供定量測(cè)定安培力大小與磁場(chǎng)強(qiáng)弱、電流大小、導(dǎo)線長(zhǎng)短關(guān)系的儀器，學(xué)生不能直觀的理解這些非常抽象的各物理量之間的關(guān)系，不利于學(xué)生對(duì)抽象的物理概念形象化地學(xué)習(xí)。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種非常直觀且準(zhǔn)確定量測(cè)量安培力的教學(xué)儀器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型可采取下述技術(shù)方案：

本實(shí)用新型所述的定量測(cè)量安培力的教學(xué)儀器，包括測(cè)量?jī)x，所述的測(cè)量?jī)x為電磁鐵鐵芯，多匝導(dǎo)線環(huán)繞所述電磁鐵鐵芯后依次串聯(lián)開關(guān)、電流表、滑動(dòng)變阻器和電源，組成一閉合電路；自所述電磁鐵鐵芯的對(duì)口上面向所述電磁鐵鐵芯上方延伸開設(shè)有至少兩個(gè)細(xì)通孔，在所述電磁鐵鐵芯的對(duì)口上、下面之間設(shè)置有導(dǎo)體棒，所述導(dǎo)體棒通過自所述細(xì)通孔中穿出的測(cè)量導(dǎo)線將其水平懸吊在所述電磁鐵鐵芯對(duì)口上、下面的中部；在位于兩測(cè)量導(dǎo)線之間中心位置處的導(dǎo)體棒上設(shè)置有與數(shù)據(jù)采集器相連的拉力傳感器，所述拉力傳感器通過輕質(zhì)線和導(dǎo)體棒相連接。

所述電磁鐵鐵芯的對(duì)口上、下面之間相互平行；所述導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度長(zhǎng)于電磁鐵鐵芯的寬度。

所述與數(shù)據(jù)采集器相連的拉力傳感器固定在一塊與導(dǎo)體棒處于同一水平面的木板上。

所述開設(shè)在電磁鐵鐵芯上的細(xì)通孔與電磁鐵鐵芯的兩邊緣有一定距離，個(gè)數(shù)為沿電磁鐵鐵芯寬度水平等距離設(shè)置的三個(gè)。

在所述導(dǎo)體棒上設(shè)置有定位凹槽，所述測(cè)量導(dǎo)線固定在所述定位凹槽內(nèi)。這樣既能使導(dǎo)體棒與所連導(dǎo)線可靠導(dǎo)電，又能直觀顯示出導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于該教學(xué)儀器在在演示時(shí)，閉合開關(guān)S，即可在電磁鐵鐵芯的對(duì)口上、下面之間形成一個(gè)較強(qiáng)的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，移動(dòng)滑動(dòng)變阻器改變電流的大小時(shí)可改變勻強(qiáng)磁場(chǎng)的強(qiáng)弱。將電源連接在自導(dǎo)體棒上引出的測(cè)量導(dǎo)線上(即在導(dǎo)體棒中通入電流)，可以在拉力傳感器的顯示屏上清楚的顯示出導(dǎo)體棒所受安培力的大小。將開設(shè)在電磁鐵鐵芯上的細(xì)通孔個(gè)數(shù)為沿電磁鐵鐵芯寬度水平等距離設(shè)置的三個(gè)，測(cè)量導(dǎo)線a、b、c連接導(dǎo)體棒后從三個(gè)細(xì)通孔中分別引出，當(dāng)保持磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不變和通入導(dǎo)體棒中的電流大小不變，改變通電導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度(即將電源分別加在a、b或a、c兩點(diǎn))時(shí)，可顯示出導(dǎo)體棒所受的安培力大小與通電導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度成正比；當(dāng)保持磁場(chǎng)的強(qiáng)弱不變、導(dǎo)體棒有效長(zhǎng)度不變，改變導(dǎo)體棒中通入的電流大小時(shí)，可顯示出導(dǎo)體棒所受的安培力大小與所通電流大小成正比；當(dāng)保持導(dǎo)體棒有效長(zhǎng)度不變，電流大小不變，改變磁場(chǎng)強(qiáng)弱時(shí)可顯示出導(dǎo)體棒所受的安培力大小與磁場(chǎng)的強(qiáng)弱成正比。通過這些演示，即可非常直觀的證明F＝BIL(安培力F和磁場(chǎng)的強(qiáng)弱、通電導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度L及電流大小I的乘積成正比)。為更精確的測(cè)量出通電導(dǎo)體棒所受的安培力并減小其誤差，開設(shè)在電磁鐵鐵芯上的細(xì)通孔與電磁鐵鐵芯的兩邊緣有一定距離，這樣可減小由于鐵芯邊緣處為非勻強(qiáng)磁場(chǎng)帶來的誤差；保證電磁鐵鐵芯的對(duì)口上、下面之間相互平行以及將導(dǎo)體棒的長(zhǎng)度設(shè)置成長(zhǎng)于電磁鐵鐵芯的寬度且將拉力傳感器放置在一塊與導(dǎo)體棒處在同一水平面的木板上，均有利于更加精確的演示測(cè)量；在導(dǎo)體棒上設(shè)置有定位凹槽，將測(cè)量導(dǎo)線固定在所述定位凹槽內(nèi)，這樣既能使導(dǎo)體棒與測(cè)量導(dǎo)線可靠導(dǎo)電，又能直觀顯示出導(dǎo)體棒的有效長(zhǎng)度。本實(shí)用新型作為教學(xué)儀器，可以使學(xué)生非常直觀的對(duì)安培力、磁感應(yīng)強(qiáng)度、電流和導(dǎo)體棒長(zhǎng)度等非常抽象的物理量進(jìn)行理解，提高其學(xué)習(xí)興趣。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖所示，本實(shí)用新型所述的定量測(cè)量安培力的教學(xué)儀器，包括測(cè)量?jī)x，所述的測(cè)量?jī)x為電磁鐵鐵芯1，多匝導(dǎo)線2環(huán)繞所述電磁鐵鐵芯1后依次串聯(lián)開關(guān)S、電流表A、滑動(dòng)變阻器R和電源，組成一閉合電路；自所述電磁鐵鐵芯1的對(duì)口上面3向所述電磁鐵鐵芯1上方延伸開設(shè)有三個(gè)細(xì)通孔4，三個(gè)細(xì)通孔4沿電磁鐵鐵芯1的寬度水平等距離設(shè)置，開設(shè)在電磁鐵鐵芯兩邊上的細(xì)通孔4與電磁鐵鐵芯1的兩邊緣有一定距離，在所述電磁鐵鐵芯1的對(duì)口上、下面3、5之間設(shè)置有導(dǎo)體棒6，所述導(dǎo)體棒6通過自所述細(xì)通孔4中穿出的測(cè)量導(dǎo)線7將其水平懸吊在所述電磁鐵鐵芯1對(duì)口上、下面3、5之間的中部；在位于兩測(cè)量導(dǎo)線7之間中心位置處的導(dǎo)體棒6上設(shè)置有與數(shù)據(jù)采集器8相連的拉力傳感器9，所述拉力傳感器9通過輕質(zhì)線10和導(dǎo)體棒6相連接。所述電磁鐵鐵芯1的對(duì)口上、下面3、5之間相互平行；所述導(dǎo)體棒6的長(zhǎng)度長(zhǎng)于電磁鐵鐵芯1的寬度。所述與數(shù)據(jù)采集器8相連的拉力傳感器9固定在一塊與導(dǎo)體棒6處于同一水平面的木板11上。所述開設(shè)在電磁鐵鐵芯1上的細(xì)通孔4與電磁鐵鐵芯1的兩邊緣有一定距離，個(gè)數(shù)為沿電磁鐵鐵芯1寬度水平等距離設(shè)置的三個(gè)。在所述導(dǎo)體棒6上設(shè)置有定位凹槽12，所述測(cè)量導(dǎo)線7固定在所述定位凹槽12內(nèi)。