[實用新型]一種安培力實驗控制裝置

有效

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• 申請日: 2014-04-21
• 公開（公告）號: CN203786983U
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 石小明;陳江萍
• 申請（專利權）人: 石小明
• 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實驗控制裝置，特別是一種安培力實驗控制裝置。

背景技術

在高中物理安培力實驗中，安培力的大小與磁場的強弱、通電導體中的電流大小和導體在磁場中的長度有關，安培力的方向與磁場方向和通電導體中的電流方向有關。目前市場上探究安培力的實驗裝置，利用的都是永久磁鐵產(chǎn)生的勻強磁場，在實驗時一般不能有效改變磁場強弱和磁場方向，如果想改變磁場強弱和磁場方向，利用永久磁鐵實施起來比較麻煩；另外，在該類實驗裝置中，安培力大小的判斷只能靠眼睛觀察粗略的比較，實驗現(xiàn)象不夠直觀。

發(fā)明內容

為了改變傳統(tǒng)安培力實驗控制裝置存在的問題，提高實驗效果，本實用新型引入一種安培力實驗控制裝置，具體技術方案如下：一種安培力實驗控制裝置，由操作面板、鋁架、鐵芯、電磁鐵、導軌和通電導體組成；其中鋁架用于固定電磁鐵和鐵芯；電磁鐵和鐵芯用于產(chǎn)生磁場，固定安裝在鋁架里；導軌平行安裝在鋁架兩邊，用于充當通電導體的導線并將通電導體支撐于磁場中間；通電導體放置在導軌上，在安培力的作用下可以移動；操作面板上有實驗裝置總開關、兩個電流表、計時器、實驗啟動按鈕、電流大小撥動開關、磁場強弱撥動開關、電流方向撥動開關、磁場方向撥動開關、磁場寬度撥動開關。

進一步地，上述電流大小撥動開關用于改變通電導體電流的大小；磁場強弱撥動開關用于改變磁場的強弱；電流方向撥動開關用于改變通電導體的電流方向；磁場方向撥動開關用于改變磁場的方向；磁場寬度撥動開關用于改變磁場寬度從而間接改變通電導體在磁場中的有效長度；電流表分別用于顯示通電導體中電流和電勵磁線圈中電流；計時器用于為每個單次實驗計時。

進一步地，上述控制面板還包括延時電路，并利用延時電路將一次實驗過程設定在5秒內。

進一步地，上述控制面板還設置有溫控開關保護通電線圈，防止線圈過熱。

與傳統(tǒng)安培力實驗裝置相比，本實用新型能有效地改變磁場的方向和強弱，同時還可改變通電導體流過的電流大小和方向以及接入磁場的有效長度，而且還可對實驗進行自動控制、計時等，便于學生根據(jù)該裝置探究出判斷安培力的方向和大小。

附圖說明

圖1是安培力實驗控制裝置正面示意圖。

圖2是實驗裝置控制回路圖。

圖3是實驗裝置的主回路圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施實例對本實用新型作進一步描述。

圖1是本實用新型具體實施例安培力實驗控制裝置正面示意圖，實驗控制裝置包括操作面板、鋁架、鐵芯、兩只電磁鐵、導軌和通電導體；鋁架用于固定電磁鐵和鐵芯；電磁鐵和鐵芯用于產(chǎn)生磁場，固定安裝在鋁架里；導軌平行安裝在鋁架兩邊，用于充當通電導體的導線并將通電導體支撐于磁場中間；通電導體放置在導軌上，在安培力的作用下可以移動；操作面板上有實驗裝置總開關、兩個電流表（A1、A2）、計時器、實驗啟動按鈕（SB1）、改變通電導體電流大小的撥動開關（S4）、改變磁場強弱的撥動開關（S1）、改變通電導體電流方向的撥動開關（S5）、改變磁場方向的撥動開關（S2）、改變磁場寬度從而間接改變通電導體在磁場中的有效長度的撥動開關（S3）。其中，電流表A2用于顯示通電導體中電流，電流表A1用于顯示電勵磁線圈中電流，計時器用于為每個單次實驗計時，按下SB1后清零，開始下一次實驗計時。

圖2是實驗裝置控制回路圖，圖3是實驗裝置的主回路圖，按鈕開關SB1按下時，繼電器K1吸合一下，常開觸頭K1-1閉合一下給電容器C1充電一次，常開觸頭K1-2閉合一下給計時器清零。此時三極管Q1因基極正偏導通，繼電器K2得電，常開觸頭K2-1閉合，中間繼電器K3得電，常開觸頭K3-1、K3-2、K3-3閉合，電磁鐵和通電導體均得電工作。同時繼電器K4也吸合，常開觸頭K4-1閉合，計時器開始計時。當通電導體滾離軌道時，繼電器K5吸合，常閉觸頭K5-1斷開，計時結束。5秒后電容C1上的電壓已無法讓Q1維持導通而截止，繼電器K2、K3失電，電路停止工作。

具體實驗時，打開電源總開關，通過S4設置通電導體電流的大小，S1設置磁場的強弱，S5設置通電導體中電流的方向，S2設置產(chǎn)生的磁場方向，S3設置磁場的寬度從而間接設置了通電導體在磁場中的有效長度，然后按一下實驗啟動開關啟動實驗，觀察實驗效果。如將S1撥向強磁檔（17V），S4撥向大電流檔，S3撥向通電導體長的位置，S2、S5撥在統(tǒng)一方向（一起向上或一起向下），通電導體放在軌導上的初始位置，此時按一下啟動開關SB1，通電導體開始向右滾動，計時器開始計時，通電導體滾離軌道時，計時停止，一次實驗結束，5秒后勵磁線圈停止工作。再次實驗時，?S1撥向弱磁檔（12V），S4和S3位置不變，按一下啟動開關SB1，此時可進行強、弱磁場的實驗對比；S4撥向小電流檔，S1和S3位置不變，可進行通電導體上流過電流大、小的實驗對比；S3撥向通電導體短的位置，S1和S4位置不變，可進行在磁場中通電導體長、短的實驗對比；將S1撥向強磁檔（17V），S4撥向大電流檔，S3撥向通電導體長的位置，S2、S5撥在不同的方向（一個上一個下）時，可對比不同電流方向和不同磁場方向時的安培力的方向。