[發明專利]一種演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置

有效

• 申請號: 201210360195.1
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102855797A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 陳曉莉;史文奎;劉霜
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

本發明涉及一種演示儀器，特別涉及一種演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置。

背景技術

帶電粒子的運動由于涉及的往往是微觀粒子的運動，所述很難用合適的實驗演示器件來進行直觀形象的展示，傳統的方式往往是采用云室來顯示粒子的運動軌跡，這樣不僅對實驗器材要求很高，而且演示前需要比較繁瑣的交待，現象也不夠生動直觀，另外一種方式是采用陰極射線管作為演示帶電體加速的試驗裝置，但是它只能讓我們通過觀察電子束打到熒光屏上的徑跡，來體會電子被加速的過程，不能宏觀觀察帶電體的運動情況，不能夠取得良好的效果。

因此急需一種能直觀演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置。

發明內容

有鑒于此，本發明所要解決的技術問題是提供一種能直觀演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置。該裝置克服現有實驗裝置不能宏觀觀察帶電體的運動情況的缺陷。

本發明的目的是這樣實現的：

本發明提供的一種演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置，包括電源單元、電解槽，所述電解槽包括盛有電解液的水槽和設置于水槽下方的勵磁裝置，所述水槽中部設置有第一電極，所述水槽沿內壁設置有的金屬圈為第二電極，所述第一電極和第二電極分別與電源單元連接。

進一步，還包括電流換向單元，所述電流換向單元包括第一二極管、第二二極管和轉換開關，所述轉換開關的靜觸點與第二電極連接，所述轉換開關的一個動觸點與第一二極管的負極連接，所述轉換開關的另一個動觸點與第二二極管的正極連接，所述第一二極管的正極與第二二極管的負極連接后與電源端連接。

進一步，還包括漂浮物，所述漂浮物為漂浮于電解液中的輕小物體。

進一步，所述勵磁裝置為環形線圈，外接勵磁電流，產生磁場；

進一步，所述勵磁裝置為環形磁鐵。

本發明的優點在于：本發明利用跨學科知識，把物理和化學知識很好地結合起來，既形象直觀地演示了帶電離子在磁場中的運動規律，又增加了趣味性，激發學生學習科學的興趣。并且裝置成本低、制作簡單、操作簡單以及效果明顯。本裝置可說明電解質溶液的導電性，其內部存在著自由移動的陰陽離子；可形象說明電場、磁場對帶電粒子有力的作用以及作用力的特點；可形象直觀地演示帶電粒子在磁場中的運動規律。

本發明的其它優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其它優點可以通過下面的說明書以及附圖中所特別指出的結構來實現和獲得。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作進一步的詳細描述，其中：

圖1為正負離子在電場中的運動示意圖；

圖2為磁場形成示意圖；

圖3為漂浮物受力示意圖；

圖4為漂浮物運動軌跡示意圖；

圖5為接線示意圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述；應當理解，優選實施例僅為了說明本發明，而不是為了限制本發明的保護范圍。

圖1為正負離子在電場中的運動示意圖，如圖所示：本發明提供的一種演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置，包括電源單元和電解槽，所述電解槽包括盛有電解液的水槽和設置于水槽下方的勵磁裝置，該勵磁裝置采用環形線圈，外接勵磁電流，從而產生磁場，也可以采用環形磁鐵來產生磁場，所述水槽中部設置有第一電極，該第一電極采用銅棒，或鐵棒，或其他金屬棒狀物體，所述水槽沿內壁設置有的金屬圈為第二電極，所述第一電極和第二電極分別與電源單元連接。

還包括電流換向單元，所述電流換向單元包括第一二極管、第二二極管和轉換開關，所述轉換開關的靜觸點與第二電極連接，所述轉換開關的一個動觸點與第一二極管的負極連接，所述轉換開關的另一個動觸點與第二二極管的正極連接，所述第一二極管的正極與第二二極管的負極連接后與電源端連接。

還包括漂浮物，所述漂浮物為能漂浮于電解液中的輕小物體（如，小紙片、小紙船、小木塊或小塑料泡沫等）。

下面描述詳細演示帶電粒子在勻強磁場中運動規律的實驗裝置的原理：

電荷在磁場中運動會受到磁場力的作用，也就是洛侖茲力，洛侖茲力的表達式為：