[實用新型]安培力實驗裝置

無效

• 申請號: 200920150260.1
• 申請日: 2009-05-03
• 公開（公告）號: CN201425805Y
• 公開（公告）日: 2010-03-17
• 發明（設計）人: 范國峰
• 申請（專利權）人: 范國峰
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種在中學物理課堂上探究通電直導線在磁場中受到安培力的實驗裝置，尤其是能定量研究安培力的大小與電流強度、通電直導線長度以及磁感應強度三者的關系。

背景技術

現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驗裝置只能定性的研究磁場對電流作用現象，不能定量，并且直導線在擺動時，由于磁鐵不能與直導線同步運動，導線在磁場的不同位置磁感應強度不同，造成安培力不穩定，使直導線不停的振動，無法穩定觀察，給課堂教學帶來一定困難。

發明內容

為了克服現有的實驗裝置不能定量、穩定的研究安培力的不足，本實用新型提供一種實驗裝置，能在課堂上定量、穩定的探究安培力。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：在底座的中部固定有平行導軌，平行導軌上有可沿著導軌水平移動的平板小車，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型擺下部直導線的延伸部位安裝有微型磁鐵。當U型擺在磁場中受到安培力作用發生偏轉時，采用蹄形磁鐵與U型擺同步運動的方法，利用安培力產生的力矩與U型擺的重力產生的力矩平衡的原理，使U型擺靜止。通過測量U型擺下端直導線的水平位移可知安培力的大小。

本實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者接受，課堂效果明顯。機械裝置簡單、容易理解、容易制作、實驗誤差小，便于推廣。

附圖說明

下面結合附圖和實例對本實用新型進一步說明。

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型的電路原理圖。

圖中：1.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.平行導軌，7.蹄形磁鐵，8.刻度尺，9.支撐桿，10.U型擺，11.懸架，12.懸架接線柱，13.水平支架，14.蓄電池，15.電鍵，16.滑動變阻器，17.電流表

具體實施方式

在圖1中：底座(1)的中部固定有平行導軌(6)，載有蹄形磁鐵(7)的平板小車(2)可以沿著平行導軌(6)水平移動。平板小車(2)的上表面一側安裝有位移傳感器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)。輕質銅管制成的U型擺(10)懸掛于銅質懸架(11)的水平軸上，懸架(11)用銅質懸架接線柱(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)內安裝有控制電路和驅動電機(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軌(6)水平運動。

進行實驗前，先打開平板小車的控制電路的開關，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。此時兩個位移傳感器輸出的電壓信號相同，平板小車(2)靜止。將蓄電池(14)、電鍵(15)、、懸架接線柱(12)、滑動變阻器(16)、電流表(17)依次串聯接入電路(如圖2所示)。閉合電鍵(15)，電流流過U型擺(10)，U型擺(10)在磁場中受到安培力的作用發生偏轉。微型磁鐵(4)在U型擺(10)的帶動下產生平移，此時在位移傳感器A和位移傳感器B上產生了兩個不同的電壓信號。控制電路利用這兩個不同的電壓信號驅動平板小車(2)內部的驅動電機轉動。載有蹄型磁鐵(7)的平板小車(2)在驅動電機的帶動下產生水平運動。這樣蹄型磁鐵(7)與U型擺(10)便能同步運動。蹄形磁鐵(7)與U型擺(10)的同步運動，為U型擺(10)下部的直導線提供了一個恒定的磁場，保證了直導線所受安培力的穩定。當安培力產生的力矩與U型擺(10)所受重力產生的力矩達到平衡時，U型擺(10)靜止不動。通過刻度尺(8)測量U型擺(10)下端水平直導線的位移，可知U型擺(10)所受安培力的大小。

同理改變滑動變阻器(16)的電阻值，從而改變電路中的電流強度，會發現隨著電流強度的改變，U型擺(10)下端水平直導線的位移也會有所變化。

如果在同樣電流強度下，在平板小車(2)上并排放置兩個或三個同極性同磁感應強度的蹄形磁鐵(改變處在磁場中通電直導線的長度)，會發現蹄形磁鐵越多U型擺(10)下端水平直導線的位移越大。

如果在同樣電流強度下，在平板小車(2)上放置同等寬度但磁感應強度不同的蹄形磁鐵，會發現U型擺(10)下端的水平直導線的位移不同。

通過以上實驗，可直觀、定量的在課堂上探究安培力與電流強度、通電直導線長度以及磁感應強度三者之間的關系。另外利用本實用新型也可研究左、右手定則等物理現象。