[實(shí)用新型]一種安培力、洛倫茲力演示儀

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201821994816.0
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN209487000U
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉小兵;王鑫鑫;謝卓韜;莫敏海;梁維剛
• 申請（專利權(quán)）人: 廣西師范大學(xué)
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 南寧新途專利代理事務(wù)所(普通合伙) 45119
• 代理人: 但玉梅

本實(shí)用新型公開了一種安培力、洛倫茲力演示儀，屬于教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，其包括安裝載體、反應(yīng)裝置以及數(shù)據(jù)采集裝置；反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器、導(dǎo)電液體、導(dǎo)電片、導(dǎo)電柱、半圓形擋光片、電磁鐵、兩第一接線端子以及兩第二接線端子；數(shù)據(jù)采集裝置包括主控模塊、光電門模塊以及顯示模塊，光電門模塊和顯示模塊均與主控模塊電性連接；光電門模塊用于采集半圓形擋光片在導(dǎo)電液體液面旋轉(zhuǎn)半個周期的時間t，并將該時間t發(fā)送至主控模塊，主控模塊再將時間t發(fā)送至顯示模塊進(jìn)行顯示；本實(shí)用新型適用于課堂演示安培力及洛倫茲力，解決了現(xiàn)有演示儀實(shí)驗(yàn)效果不明顯及缺少數(shù)據(jù)支撐的問題，引導(dǎo)學(xué)生快速地理解安培力與洛倫茲力。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及教學(xué)儀器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種安培力、洛倫茲力演示儀。

背景技術(shù)

安培力與洛倫茲力是高中物理的重要內(nèi)容，是學(xué)習(xí)電學(xué)與力學(xué)知識的基礎(chǔ)，因此掌握并理解安培力與洛倫茲力對于學(xué)好高中物理十分重要；但是，如何引導(dǎo)學(xué)生理解安培力與洛倫茲力的概念以及安培力與洛倫茲力之間的關(guān)聯(lián)是學(xué)生學(xué)習(xí)的重難點(diǎn)，而利用簡單器材演示安培力與洛倫茲力是突破這些重難點(diǎn)的有效策略之一?！陡咧形锢硇抡n標(biāo)教材選修3-1》【2010年第3版】“磁場對通電導(dǎo)線的作用力”這一節(jié)學(xué)習(xí)內(nèi)容采用“旋轉(zhuǎn)的液體”演示安培力；在該實(shí)驗(yàn)中，存在以下三個問題：第一，電解食鹽水會產(chǎn)生有毒氣體氯氣，對人體有害，不宜在課堂上展示。第二，“旋轉(zhuǎn)的液體”該實(shí)驗(yàn)本身無法留下運(yùn)動軌跡，學(xué)生只能通過觀測液體的流動，而液體是澄清透明，無法明顯的演示出旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象；如果采取投入木屑等輕小物體，若操作不嚴(yán)謹(jǐn)，木屑等輕小物體會被兩電極所吸引，同樣不利于現(xiàn)象的觀察。第三，課程教學(xué)所用的蹄形磁鐵過小，磁性過小，一般在4.0mT左右；這樣，會導(dǎo)致液體的旋轉(zhuǎn)不明顯，而且蹄形磁鐵會阻礙觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，不利于在課堂上演示。

目前，許多人根據(jù)該實(shí)驗(yàn)研發(fā)出了洛倫茲力演示儀，不過現(xiàn)有的洛倫茲力演示儀一般都會存在難以在課堂上展示或者缺少數(shù)據(jù)支撐的缺點(diǎn)，增加了學(xué)生對安培力與洛倫茲力的理解難度，因此都不適合在課堂中做演示實(shí)驗(yàn)。

實(shí)用新型內(nèi)容

鑒于以上內(nèi)容，有必要提供一種適用于課堂演示的安培力、洛倫茲力演示儀，用于解決現(xiàn)有演示儀實(shí)驗(yàn)效果不明顯及缺少數(shù)據(jù)支撐的問題，引導(dǎo)學(xué)生快速地理解安培力與洛倫茲力。

為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：

一種安培力、洛倫茲力演示儀，包括：安裝載體、反應(yīng)裝置以及數(shù)據(jù)采集裝置；

所述反應(yīng)裝置包括反應(yīng)容器、導(dǎo)電液體、導(dǎo)電片、導(dǎo)電柱、半圓形擋光片、電磁鐵、兩第一接線端子以及兩第二接線端子；所述反應(yīng)容器采用透明材料，其設(shè)于所述安裝載體上，所述導(dǎo)電液體容置在所述反應(yīng)容器內(nèi)；所述導(dǎo)電片設(shè)于所述反應(yīng)容器的內(nèi)側(cè)壁上，所述導(dǎo)電柱豎直地設(shè)置在所述反應(yīng)容器內(nèi)；所述半圓形擋光片通過套環(huán)活動地套設(shè)在所述導(dǎo)電柱上，并漂浮在所述導(dǎo)電液體的液面，所述套環(huán)與所述半圓形擋光片同心設(shè)置；所述電磁鐵設(shè)于所述安裝載體上，并位于所述反應(yīng)容器的正下方，所述電磁鐵包括鐵芯和套設(shè)在所述鐵芯外側(cè)的勵磁線圈，所述勵磁線圈的軸向方向與所述反應(yīng)容器的底部垂直設(shè)置，所述勵磁線圈具有兩第三接線端子；所述兩第一接線端子和所述兩第二接線端子均設(shè)于所述安裝載體上，所述兩第一接線端子分別與所述導(dǎo)電片及所述導(dǎo)電柱電性連接，所述兩第二接線端子分別與所述兩第三接線端子電性連接；

所述數(shù)據(jù)采集裝置包括主控模塊、光電門模塊以及顯示模塊；所述主控模塊、所述光電門模塊以及所述顯示模塊均設(shè)于所述安裝載體上，且所述光電門模塊和所述顯示模塊均與所述主控模塊電性連接；所述光電門模塊的信號發(fā)射部位與信號接收部位上下相對設(shè)置，所述光電門模塊的信號發(fā)射部位設(shè)于所述反應(yīng)容器的正上方或正下方，所述光電門模塊的信號發(fā)射部位到所述導(dǎo)電柱軸心的距離小于所述半圓形擋光片的半徑；所述光電門模塊用于采集所述半圓形擋光片在所述導(dǎo)電液體液面旋轉(zhuǎn)半個周期的時間t，并將該時間t發(fā)送至所述主控模塊，所述主控模塊再將時間t發(fā)送至所述顯示模塊進(jìn)行顯示。