CN105608970A - 多功能楞次定律演示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了多功能楞次定律演示装置，包括水平箱体和设置于水平箱体中部的竖直箱体，竖直箱体的一侧设有显示器、第一开关、第二开关、第一接线柱、第二接线柱、电源接口和通过丝线悬挂的金属环，同侧的水平箱体上设有第一金属棒，该第一金属棒设置于金属环的一侧且在第一金属棒上缠绕有第一线圈，竖直箱体的另一侧设有红色LED灯、绿色LED灯、第三接线柱和第四接线柱，同侧的水平箱体上设有水平轨道、与水平轨道滑动配合的移动小车和固定于水平轨道上的固定小车。本发明通过简单的操作就可以直观地验证多个经典的电磁理论定律，适合探究式实验教学，符合现代教育中所提倡提高动手能力、观察能力和分析问题能力的教学理念。
Description
技术领域
本发明属于物理教学演示装置技术领域，具体涉及一种多功能楞次定律演示装置。
背景技术
目前关于楞次定律的演示实验，传统的做法是：矩形线圈分别竖直和水平通过具有稳恒电流的长直导线所在的竖直平面内，分析线圈中感应电流的变化；条形磁铁在向通电螺线管匀速靠近或远离的过程中，闭合回路电流的变化；套有轻质铝环的软铁棒插入螺线管内，并给螺线管通断电流，观察轻质铝环的运行情况。以上几种方法较为枯燥乏味，不能够形象直观地让学生清楚地观察到实验结果。
楞次定律在高中物理教学中占有重要地位，是有关电磁学教学的核心内容。目前，相关的教学课堂中演示形式较为单一，无法通过螺线管中电流的变化引起螺线管中的导体产生与其变化相反的磁场，从而使导体运动；也不能有效利用实验演示使学生形象且直观地观察到该实验现象，因此难以适应新时期素质教育的要求。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种设计合理且操作方便的多功能楞次定律演示装置。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，多功能楞次定律演示装置，其特征在于包括水平箱体和设置于水平箱体中部的竖直箱体，竖直箱体的一侧设有显示器、第一开关、第二开关、第一接线柱、第二接线柱、电源接口和通过丝线悬挂的金属环，竖直箱体的内部设有变压器、二极管和电容器，同侧的水平箱体上设有第一金属棒，该第一金属棒设置于金属环的一侧且在第一金属棒上缠绕有第一线圈，第一线圈的输出端和输入端分别与第一接线柱和第二接线柱电性连接，第一接线柱通过第二开关分别与电容器一侧的电极和变压器一侧的输出端电性连接，第二接线柱与电容器另一侧的电极电性连接，变压器另一侧的输出端依次通过第一开关和二极管与电容器另一侧的电极电性连接，变压器的输入端与电源接口电性连接，电源接口与市电电性连接，显示器并联于电容器的两侧；竖直箱体的另一侧设有红色LED灯、绿色LED灯、第三接线柱和第四接线柱，竖直箱体的内部设有第一三极管、第一电源、第二三极管和第二电源，同侧的水平箱体上设有水平轨道、与水平轨道滑动配合的移动小车和固定于水平轨道上的固定小车，移动小车上设有磁条，固定小车上设有第二金属棒、供电装置、第三开关、第五接线柱和第六接线柱，其中第二金属棒上缠绕有第二线圈，该第二线圈的输出端和输入端分别与第三接线柱和第四接线柱电性连接或者分别与第五接线柱和第六接线柱电性连接，第三接线柱与第一三极管的B基极电性连接，第一三极管的C集电极依次与红色LED灯和第一电源负极电性连接，第一电源正极分别与第四接线柱和第一三极管的E发射极电性连接，并且第三接线柱分别与第二三极管的E发射极和第二电源的正极电性连接，第二三极管的B基极与第四接线柱电性连接，第二三极管的C集电极依次与绿色LED灯和第二电源的负极电性连接，第五接线柱依次与供电装置和第三开关串联后与第六接线柱电性连接。
本发明通过简单的操作就可以直观地验证多个经典的电磁理论定律，适合探究式实验教学，符合现代教育中所提倡提高动手能力、观察能力和分析问题能力的教学理念。
附图说明
图1是本发明的正面结构示意图；
图2是本发明正面箱体内部的线路连接图；
图3是本发明的背面结构示意图；
图4是本发明背面箱体内部的线路连接图。
图中：1、水平箱体，2、竖直箱体，3、显示器，4、第一开关，5、第二开关，6、第一接线柱，7、第二接线柱，8、电源接口，9、丝线，10、金属环，11、第一金属棒，12、第一线圈，13、红色LED灯，14、绿色LED灯，15、第三接线柱，16、第四接线柱，17、水平轨道，18、移动小车，19、固定小车，20、磁条，21、第二金属棒，22、供电装置，23、第三开关，24、第五接线柱，25、第六接线柱，26、第二线圈。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体内容。多功能楞次定律演示装置，包括水平箱体1和设置于水平箱体1中部的竖直箱体2，竖直箱体2的一侧设有显示器3、第一开关4、第二开关5、第一接线柱6、第二接线柱7、电源接口8和通过丝线9悬挂的金属环10，竖直箱体2的内部设有变压器、二极管和电容器，同侧的水平箱体1上设有第一金属棒11，该第一金属棒11设置于金属环10的一侧且在第一金属棒11上缠绕有第一线圈12，第一线圈12的输出端和输入端分别与第一接线柱6和第二接线柱7电性连接，第一接线柱6通过第二开关5分别与电容器一侧的电极和变压器一侧的输出端电性连接，第二接线柱7与电容器另一侧的电极电性连接，变压器另一侧的输出端依次通过第一开关4和二极管与电容器另一侧的电极电性连接，变压器的输入端与电源接口8电性连接，电源接口8与市电电性连接，显示器3并联于电容器的两侧；竖直箱体2的另一侧设有红色LED灯13、绿色LED灯14、第三接线柱15和第四接线柱16，竖直箱体2的内部设有第一三极管、第一电源、第二三极管和第二电源，同侧的水平箱体1上设有水平轨道17、与水平轨道17滑动配合的移动小车18和固定于水平轨道17上的固定小车19，移动小车18上设有磁条20，固定小车19上设有第二金属棒21、供电装置22、第三开关23、第五接线柱24和第六接线柱25，其中第二金属棒21上缠绕有第二线圈26，该第二线圈26的输出端和输入端分别与第三接线柱15和第四接线柱16电性连接或者分别与第五接线柱24和第六接线柱25电性连接，第三接线柱15与第一三极管的B基极电性连接，第一三极管的C集电极依次与红色LED灯13和第一电源的负极电性连接，第一电源正极分别与第四接线柱16和第一三极管的E发射极电性连接，并且第三接线柱15分别与第二三极管的E发射极和第二电源的正极电性连接，第二三极管的B基极与第四接线柱16电性连接，第二三极管的C集电极依次与绿色LED灯14和第二电源的负极电性连接，第五接线柱24依次与供电装置22和第三开关23串联后与第六接线柱25电性连接。
实施例1
将第一线圈的输出端和输入端分别与第一接线柱和第二接线柱连接，并且将电源接口与市电接通，闭合第一开关给电容器充电，观察与电容器并联的显示器示数至不再变化，断开第一开关，闭合第二开关，电容器放电，第一线圈瞬时产生大电流，其内部产生磁场，通过丝线悬挂于竖直箱体上的金属环将会产生与第一线圈内磁场方向相反的磁场，这两个相反的磁场就会产生电磁斥力，可以将金属环弹出一定的距离，从而验证楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，同时由第一线圈产生的磁场可以验证电向磁的转换。
实施例2
将第二线圈的输出端和输入端分别与第五接线柱和第六接线柱连接，闭合第三开关，观察移动小车的运行情况从而判断此时第二线圈的磁感线方向，结合移动小车上磁条的磁极方向，验证安培定则。另外更换不同材质的第二金属棒，重复上述操作，然后结合移动小车的运行情况探究不同介质对电磁场大小的影响。
实施例3
将第二线圈的输出端和输入端分别与第三接线柱和第四接线柱连接，断开第三开关，移动小车向固定小车靠近或远离的过程观察红色LED灯和绿色LED灯的发光情况，从而可以获知第二线圈中的电流方向，结合安培定则即可验证楞次定律：感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，同时由第二线圈中产生瞬时电流验证磁向电的转化。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (1)
1.多功能楞次定律演示装置，其特征在于包括水平箱体和设置于水平箱体中部的竖直箱体，竖直箱体的一侧设有显示器、第一开关、第二开关、第一接线柱、第二接线柱、电源接口和通过丝线悬挂的金属环，竖直箱体的内部设有变压器、二极管和电容器，同侧的水平箱体上设有第一金属棒，该第一金属棒设置于金属环的一侧且在第一金属棒上缠绕有第一线圈，第一线圈的输出端和输入端分别与第一接线柱和第二接线柱电性连接，第一接线柱通过第二开关分别与电容器一侧的电极和变压器一侧的输出端电性连接，第二接线柱与电容器另一侧的电极电性连接，变压器另一侧的输出端依次通过第一开关和二极管与电容器另一侧的电极电性连接，变压器的输入端与电源接口电性连接，电源接口与市电电性连接，显示器并联于电容器的两侧；竖直箱体的另一侧设有红色LED灯、绿色LED灯、第三接线柱和第四接线柱，竖直箱体的内部设有第一三极管、第一电源、第二三极管和第二电源，同侧的水平箱体上设有水平轨道、与水平轨道滑动配合的移动小车和固定于水平轨道上的固定小车，移动小车上设有磁条，固定小车上设有第二金属棒、供电装置、第三开关、第五接线柱和第六接线柱，其中第二金属棒上缠绕有第二线圈，该第二线圈的输出端和输入端分别与第三接线柱和第四接线柱电性连接或者分别与第五接线柱和第六接线柱电性连接，第三接线柱与第一三极管的B基极电性连接，第一三极管的C集电极依次与红色LED灯和第一电源负极电性连接，第一电源正极分别与第四接线柱和第一三极管的E发射极电性连接，并且第三接线柱分别与第二三极管的E发射极和第二电源的正极电性连接，第二三极管的B基极与第四接线柱电性连接，第二三极管的C集电极依次与绿色LED灯和第二电源的负极电性连接，第五接线柱依次与供电装置和第三开关串联后与第六接线柱电性连接。
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