[發(fā)明專利]法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110053949.4
• 申請(qǐng)日: 2011-03-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102136214A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮容士;趙進(jìn);陳開(kāi)云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東省遠(yuǎn)大網(wǎng)絡(luò)多媒體股份有限公司
• 主分類號(hào): G09B23/18
• 分類號(hào): G09B23/18
• 代理公司: 濟(jì)南日新專利代理事務(wù)所 37224
• 代理人: 王書(shū)剛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)器，尤其是能定量研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率ΔΦ/Δt及線圈匝數(shù)n關(guān)系的法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)器。

背景技術(shù)

法拉第電磁感應(yīng)定律要求實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證電路中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與磁通量的變化率及線圈匝數(shù)成正比，公式表述為：E＝nΔΦ/Δt。目前的定量實(shí)驗(yàn)都是通過(guò)“切割磁場(chǎng)”的方法加以驗(yàn)證，即控制ΔΦ不變，控究電動(dòng)勢(shì)與1/Δt的關(guān)系，這樣就使得實(shí)驗(yàn)的完整性不強(qiáng)，說(shuō)服力不夠；而通過(guò)“改變磁通量大小”產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)定量研究法拉第電磁感應(yīng)定律的方法還沒(méi)見(jiàn)到，主要原因一是改變磁通量的裝置不易實(shí)現(xiàn)，特別是在特定條件下研究ΔΦ勻速變化(即ΔΦ/Δt為定值)的情況就更加困難；二是沒(méi)有能夠測(cè)出磁通量變化率(ΔΦ/Δt)的實(shí)驗(yàn)儀器。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)器不能定量研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁感應(yīng)強(qiáng)度變化率ΔΦ/Δt的關(guān)系的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種既能定性又能定量研究感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)E與磁通量變化率ΔΦ/Δt的關(guān)系的法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)器。

本發(fā)明的法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)器采用以下技術(shù)解決方案：

該法拉第電磁感應(yīng)實(shí)驗(yàn)器，包括螺線管、感應(yīng)線圈、磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器、電壓傳感器、電壓線性變化電源、數(shù)據(jù)采集器和計(jì)算機(jī)，螺線管與電壓線性變化電源連接，感應(yīng)線圈設(shè)置在螺線管外部，感應(yīng)線圈內(nèi)放置有用于測(cè)量感應(yīng)線圈處磁感應(yīng)強(qiáng)度的磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器，感應(yīng)線圈上連接有用于測(cè)量感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的電壓傳感器，磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器和電壓傳感器均通過(guò)數(shù)據(jù)采集器連接至計(jì)算機(jī)，數(shù)據(jù)采集器讀取電壓傳感器和磁感應(yīng)強(qiáng)度傳感器采集的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)接?jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)上顯示出磁感強(qiáng)度與電壓隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)曲線圖；

電壓線性變化電源包括供電電路、直流主控電路、直流輸出電路、交流主控電路、交流輸出電路和交直流轉(zhuǎn)換電路；直流主控電路的輸入端與供電電路連接，輸出端與直流輸出電路連接；交流主控電路的輸入端與供電電路連接，輸出端與交流輸出電路連接；直流輸出電路的輸出端和交流輸出電路的輸出端均與交直流轉(zhuǎn)換電路連接。

電壓線性變化電源中的供電電路包括變壓器、整流電路D1、兩個(gè)穩(wěn)壓芯片以及低壓差線性穩(wěn)壓器U3，變壓器與整流電路D1連接，兩個(gè)穩(wěn)壓芯片均與整流電路D1連接，低壓差線性穩(wěn)壓器U3與輸出負(fù)直流電壓的穩(wěn)壓芯片連接。

電壓線性變化電源中的直流主控電路，包括單片機(jī)U6、按鍵S1、按鍵S2、低壓差線性穩(wěn)壓器U4和基準(zhǔn)電壓源芯片U5，低壓差線性穩(wěn)壓器U4與供電電路連接，低壓差線性穩(wěn)壓器U4和基準(zhǔn)電壓源芯片U5均與單片機(jī)U6連接，單片機(jī)U6的輸出電流經(jīng)電阻轉(zhuǎn)換成電壓輸出，用于改變電源功能模式的按鍵S1和開(kāi)始按鍵S2均與單片機(jī)U6連接，單片機(jī)U6上連接有分別控制自動(dòng)輸出時(shí)波形上升斜率與下降斜率的調(diào)節(jié)電位器。

電壓線性變化電源中的直流輸出電路，包括旋轉(zhuǎn)電位器、運(yùn)算放大器U8和可調(diào)穩(wěn)壓器U7，直流主控電路的輸出端與運(yùn)算放大器U8連接，運(yùn)算放大器U8的輸入端與直流主控電路中的單片機(jī)U6連接，運(yùn)算放大器U8的輸出端與可調(diào)穩(wěn)壓器U7連接，可調(diào)穩(wěn)壓器U7的輸出端與交直流轉(zhuǎn)換電路中的雙刀雙擲撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S3連接。

電壓線性變化電源中的交流主控電路，包括單片機(jī)U9和運(yùn)算放大器U10，單片機(jī)U9連接至運(yùn)算放大器U10，運(yùn)算放大器U10的輸出端連接至交流輸出電路的電容E5，單片機(jī)U9上連接有程序下載接口。

電壓線性變化電源中的交流輸出電路，包括電解電容E5、旋鈕電位器、功率放大集成電路U11、接口J5和旋鈕電位器，交流主控電路中運(yùn)算放大器U10輸出端經(jīng)電解電容E5、旋鈕電位器和電阻連接到功率放大集成電路U11，功率放大集成電路U11的輸出端連接至交直流轉(zhuǎn)換電路中的雙刀雙擲撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S3，接口J5連接旋鈕電位器。旋鈕電位器用來(lái)調(diào)節(jié)交流輸出的大小。

電壓線性變化電源中的交直流轉(zhuǎn)換電路，包括雙刀雙擲撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S3和接口J3，雙刀雙擲撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S1與接口J3連接，J3連接至電源輸出端子，雙刀雙擲撥動(dòng)開(kāi)關(guān)S3的直流輸出引腳連接到直流輸出電路中可調(diào)穩(wěn)壓器U7，交流輸出引腳連接到交流輸出電路中功率放大集成電路U11。