[發明專利]一種法拉第電磁感應定律的實驗裝置及其實驗方法

在審

• 申請號: 201811193003.6
• 申請日: 2018-10-13
• 公開（公告）號: CN109036048A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 張承祖;房慶安
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 張麗

1.一種法拉第電磁感應定律的實驗裝置，其特征在于：包括教學用變頻電源、教學用振動臺、強磁鐵、方形線圈、教學用示波器；所述教學用變頻電源為所述教學用振動臺提供電源，所述教學用振動臺上設置有振動軸，強磁鐵固定在所述振動軸上端；所述強磁鐵外部套設有方形線圈，所述教學用振動臺為強磁鐵提供震動源，所述教學用示波器檢測所述方形線圈中產生感應電動勢。

2.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應定律的實驗裝置，其特征在于：所述教學用變頻電源包括電源控制電路模塊、可改變頻率的多種信號發生電路模塊、信號放大電路模塊、直流電壓連續可調電路模塊；所述電源控制電路模塊控制整個變頻電源的開關以及過載保護；所述可改變頻率的多種信號發生電路模塊與所述信號放大電路模塊連接；能夠提供頻率1Hz-10KHz、電壓0-25V連續可調的交流變頻電壓。

3.所述直流電壓連續可調電路模塊提供連續可調直流電壓1.25-30V輸出，最大電流2A。

4.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應定律的實驗裝置，其特征在于：所述教學用振動臺是一個振動源，所述教學用振動臺內設電流過載保護裝置，所述教學用振動臺外設有防止內部核心結構損壞的機械保護裝置，所述機械保護裝置包括設置在所述振動軸左右兩側的直角鋼，以及穿設在直角鋼和振動軸上的插銷。

5.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應定律的實驗裝置，其特征在于：所述強磁鐵為釹鐵硼永磁體，形狀為中心帶孔的圓柱體；在此為方形線圈提供強磁場。

6.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應定律的實驗裝置，其特征在于：所述方形線圈為可拆變壓器的線圈；在此為產生感應電動勢。

7.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應定律的實驗裝置，其特征在于：所述教學用示波器為模擬示波器；在此為檢測方形線圈中產生感應電動勢的大小和方向。

8.根據以上任一權利要求所述的法拉第電磁感應定律實驗裝置的實驗方法，其特征在于：當教學用變頻電源為教學用振動臺提供電源時，選擇適當的電壓和頻率，固定在教學用振動臺軸心上的強磁鐵就會發生上下振動，振動頻率與提供電源頻率相同，此時方形線圈中的磁通量ΔФ就會發生周期性變化，這里我們研究的是一個振動周期T,假設前1/2周期(Δt=1/2f) 強磁鐵振動的方向向下，相當于強磁鐵插入方形線圈中，磁通量增加，ΔФ為正數，E為正數時教學用示波器中心亮點向上偏移，后1/2周期(Δt=1/2f) 強磁鐵的振動方向向上，相當于強磁鐵移出方形線圈，此時磁通量減少，ΔФ為負數，E為負數時教學用示波器中心亮點向下偏移，偏移的大小由強磁鐵的振幅決定，振幅增大，ΔФ增大，感應電動勢E=nΔФ/Δt增大；如果保持強磁鐵的振幅不變即ΔФ的絕對值不變，當振動的頻率（f=1/T）增加時,Δt=1/2f減小,同樣感應電動勢 E=nΔФ/Δt也增大，通過觀察教學用示波器中心亮點上下振動的幅度，判斷感應電動勢的大小和方向；這樣通過改變振幅和頻率可以進行定量分析，由此充分證明法拉第電磁感應定律中，電路中感應電動勢的大小，跟穿過這一電路的磁通量的變化率成正比。