[發明專利]法拉第電磁感應定律分析探究演示儀

在審

• 申請號: 201610034854.0
• 申請日: 2016-01-20
• 公開（公告）號: CN105632301A
• 公開（公告）日: 2016-06-01
• 發明（設計）人: 代偉;黃軍;曹彪;馬蘭;段晨靚;李青
• 申請（專利權）人: 西華師范大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南充三新專利代理有限責任公司 51207
• 代理人: 杜應龍

技術領域

本發明一般涉及一種物理實驗裝置，特別是定量探究和演示法拉第電磁感應定律 所用的實驗裝置。

背景技術

在中學物理中電學是很重要的一大部分，而法拉第電磁感應定律則是中學物理電學部分中一個很重要的電學定律，法拉第電磁感應的內容是：當回路的磁通量發生變化時，回路中感應電動勢的大小和穿過回路的磁通量變化率成正比，如果是多匝線圈則為。以往在教學過程中，由于沒有專門的設備，教師們往往只是對照課本的圖例來進行講解，由于沒有形象的演示，學生對于法拉第電磁感應定律的印象不深刻，效果較差。即使有實驗演示，也往往都是使用條形磁鐵、線圈和檢流計按照圖1所示的方法來完成，只能粗略的進行定性演示，無法證明電動勢的大小正比于磁通量變化量和時間的比值并且與電磁感應線圈的匝數成正比。

現有的法拉第電磁感應定律定量分析儀器只能定性，或者是半定量粗略地研究法 拉第電磁感應定律。專利號為200720118739.8的實用新型專利為了改變穿過線圈的磁感應 強度采取的做法是利用一個傳動帶帶動永久磁鐵穿過線圈，通過對傳動輪速度的控制，來 改變永磁體以不同的速度穿過線圈，產生不同的感應電動勢，完成對法拉第電磁感應定律 的定量探究。這樣的設計存在的問題是皮帶傳動的傳動輪是圓形的，而永磁體是方形的，永 磁體在帶輪上的安裝固定存在問題，速度快了皮帶和永磁體就會從帶輪上脫落，另外該發 明只能改變永磁體切割線圈的速度，無法改變永磁體產生的磁感應強度的大小，儀器存在 明顯不足。

發明內容

本發明的目的在于克服現有法拉第電磁感應定律的裝置不能很好演示和精確定 量探究分析，只能進行定性或半定量分析的缺點，提供一個法拉第電磁感應定律定量分析 探究和演示裝置，所述裝置不但能進行更好的演示而且還可完成定量分析和探究。

為實現上述目的，本發明的方案為：一種法拉弟電磁感應定律分析探究演示儀，其 特別之處在于：有一帶底座的立板，一調速電機安裝在立板的背面，調速電機的軸端穿過立 板上的孔伸出到立板的前面，一長條形木塊的中心穿過電機軸端并固定，木塊的兩端分別 對稱的開有多個圓孔，每一圓孔內安裝強力紐扣磁鐵，有多個抽頭的測量用電磁線圈和一 組演示線圈安裝在由長形木塊沿中心旋轉其端部在立板上所形成的環形圈內，一個電壓傳 感器與測量用電磁線圈的多個抽頭相連，電壓傳感器與一個數據處理裝置相連。

采用上述方案的實驗裝置通過調速電機帶動木塊旋轉，木塊的兩端安裝有強力紐扣磁鐵，通過改變電機的轉速可改變磁體切割線圈的速度，通過改變木塊上磁鐵安放數量的多少可改變磁體切割線圈的磁感應強度，通過改變測量線圈的匝數抽頭可改變線圈的匝數，通過電壓傳感器測量不同情況下測量線圈中產生的感應電動勢的大小，從而完成法拉第電磁感應定律定量分析探究，通過對測量數據進行處理，可歸納總結得出法拉第電磁感應定律的數學表達式；通過在演示線圈中接入反向并聯的兩組發光二極管并觀察其發光情況可演示線圈切割磁場產生感應電動勢的電磁感應現象，形象而可靠地演示了法拉第電磁感應定律，從而實現了本發明的目的。

下面結合圖示及實施例對方案作更詳細的說明。

附圖說明

圖1為已有技術的法拉第電磁感應定律演示儀；

圖2為法拉第電磁感應定量分析探究演示儀的主視圖；

圖3為圖2中的A-A剖視圖；

圖4為圖2中測量線圈抽頭接線圖；

圖5為圖2中測量線圈結構圖；

圖6為圖2中演示線圈與紅、綠發光二極管的接線圖；

圖7為線圈400匝，3塊磁鐵，改變電機轉速使Δt改變時得圖；

圖8為線圈400匝，電機電壓10V，改變磁鐵個數使磁場強度B改變得到的圖；

圖9為3塊磁鐵，電機電壓為10伏，改變測量線圈的匝數使N改變得到圖。

具體實施方式