[實用新型]一種洛倫茲力演示儀

有效

• 申請號: 201821062341.1
• 申請日: 2018-07-05
• 公開（公告）號: CN209657607U
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 鄭化毅
• 申請（專利權）人: 鄭化毅
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 33283 杭州天昊專利代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 程皓<國際申請>=<國際公布>=<進入國

一種洛倫茲力演示儀，包括微泵，主微通道和終端封閉的支路微通道，微泵與主微通道連通，支路微通道一端封閉，另一端與主微通道連通，支路微通道和主微通道水平設置，支路微通道是透明管，微泵驅動的流體是具有熒光粒子的NaCl膠體溶液，支路微通道兩端分別連接電源的正極和負極，電源與支路微通道之間設有開關；演示儀具有高速相機和勵磁線圈，高速相機采集支路微通道內粒子的移動和分布圖像；支路微通道位于勵磁線圈的徑向。本實用新型的優點是能夠觀測無電場無磁場時熒光粒子的運動，有電場無磁場時熒光粒子的運動，有電場有磁場的熒光粒子的運動這三種情況，三種情況可以相互對比，從而直觀理解三種情況對粒子的影響。

技術領域

本實用新型涉及一種物理課教具。

背景技術

荷蘭物理學家洛倫茲壽險提出了運動電荷產生磁場，磁場對運動電荷有作用力的觀點。人們為了紀念他，運動電荷在磁場中所受到的力成為洛倫茲力。從陰極發射出來的電子束，在陰極和陽極間的高電壓作用下，轟擊到長條形的熒光屏上激發出熒光，在示波器上顯示出電子束運動的軌跡。在沒有外磁場時，電子束是沿直線前進的，如果把涉嫌管放在馬蹄形的磁鐵兩極間，熒光屏上顯示的電子束運動的軌跡就發生了彎曲。這種專門的儀器體積龐大，費用昂貴，無法現場演示。

CN201310195425.8披露了一種洛倫茲力演示儀，包括支架和設置在支架上的上容器、下容器、電源和磁鐵，上容器和下容器內裝有到點液體，上容器連接一根豎直設置的導管，上容器的到點液體從導管流出形成水柱落到下容器，電源的兩端各接出一根導線，電源其中一段的導線浸在上容器的導電液體內，電源另一端的導線浸在下容器的導電液體內，磁鐵位于上容器和下容器之間。通過觀察水柱的彎曲來觀察洛倫茲力。這種演示儀的缺點在于：洛倫茲力是運動電荷所受的力，是微觀力；水在重力作用下從上向下流，是宏觀力，微觀的洛倫茲力難以在宏觀的水柱上表現出來。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種用于物理教學展現洛倫茲力的洛倫茲力演示儀。

一種洛倫茲力演示儀，其特征在于：包括微泵，主微通道和終端封閉的支路微通道，微泵與主微通道連通，支路微通道一端封閉，另一端與主微通道連通，支路微通道和主微通道水平設置，支路微通道是透明管，微泵驅動的流體是具有熒光粒子的NaCl膠體溶液，支路微通道兩端分別連接電源的正極和負極，電源與支路微通道之間設有開關；演示儀具有高速相機和勵磁線圈，高速相機采集支路微通道內粒子的移動和分布圖像；支路微通道位于勵磁線圈的徑向。

當勵磁線圈失電，開關斷開、支路微通道兩端無電場且支路微通道周圍無磁場時，熒光粒子根據NaCl的濃度擴散，熒光粒子從高濃度向低濃度運動。當勵磁線圈失電，開關閉合、支路微通道的兩端具有電場，且支路微通道兩端由磁場時，熒光粒子帶電，熒光粒子從低電勢向高電勢呈直線趨勢遷移。當勵磁線圈上電、產生磁場，開關閉合、支路微通道的兩端具有電場時，熒光粒子帶電，熒光粒子從低電勢向高電勢遷移的同時，熒光粒子遷移的路徑發生彎曲。高速相機實時展示熒光粒子的遷移路徑，從而展示粒子在濃度作用下擴散路徑，在電場作用下擴散路徑，以及在電場和磁場雙層作用下的擴散路徑。

優選的，勵磁線圈通過滑動變阻器與勵磁電源連接。優選的，勵磁電源與勵磁線圈之間設有電極換向器，電極換向器具有兩個電極插頭，一個電極插頭與電源正極連接、另一個電極插頭與電源負極連接；勵磁線圈的兩端分別連接各自的電極插孔，電極插孔位于插座上，電極插頭與電極插孔對位，電極換向器是能夠180度轉動的旋鈕，插座上有導槽，旋鈕上有導桿，導桿位于導槽內并沿導槽滑動，導槽呈半圓弧。優選的，導桿的自由端插入導槽內，導桿的自由端具有擋塊，擋塊和插座分別位于導槽的兩側，電極插頭插入電極插孔內時、擋塊與旋鈕之間有距離；電極插頭脫離電極插孔時，擋塊貼著旋鈕或與旋鈕有間隙。擋塊阻止導桿脫離導槽，保證電極插頭與電極插孔始終對位。

優選的，支路微通道與高速相機之間有放大鏡。放大鏡放大熒光粒子的移動圖像，便于觀察。