CN108847103A - 高中物理实验用切割磁感应线运动装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于教学设备领域，尤其涉及一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置。包括呈方形设置的底座，所述底座的一侧设置有磁感应线切割机构，所述底座上还设置有与磁感应线切割机构电性连接的通电开关，所述通电开关远离磁感应线切割机构的一端电性连接有电流方向试验机构，所述电流方向试验机构远离通电开关的一端连接有电流表，所述电流表的另一端与磁感应线切割机构电性连接，本发明通过提供一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置，利用相互配合的磁感应线切割机构、通电开关、电流方向试验机构以及电流表，有效的实现的切割磁感应线运动试验的可见性，进而解决了现有高中物理此类试验的想象记忆的技术问题。

Description

高中物理实验用切割磁感应线运动装置

技术领域

本发明属于教学设备领域，尤其涉及一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置。

背景技术

在我国的高中的物理教学中，力学和电磁学是高中物理最重要的知识点，其中，在电磁学的学习过程中，切割磁感应线则又是学习的重中之重。切割磁感线是指物体在磁场中运动，而该运动在垂直于(或不平行)磁感线方向上有一定速度。但实际上磁感线是不存在的，只是假想出来用于描述磁场分布的。如果闭合电路中的一部分导体在磁场中做切割磁感线运动的话，导体中的电子就会受到洛伦兹力，洛伦兹力属于非静电力，能引起电势差，从而产生电流，该电流称为感应电流。感应电流的方向可用右手定则(这一点常常有人记混，可以发现"力"字向左撇，就用左手；而"电"字向右撇，就用右手，记忆口诀:左通力右生电)判断。这种磁生电的现象称为电磁感应现象。

目前，在现有的教学中，一般老师通常拿一块呈U字型的磁铁以及一个铁棒，在铁棒的两端连接有电流表，形成闭合电路，然后老师在磁铁的凹槽内来回移动，从而带动产生电流，这样，电流表的指针就会发生移动，由于磁感应线的不可见，这样的教学方式虽然证明点切割磁感线运动能够产生电流，但是由于磁感线的不可见，因手持导致的铁棒运动轨迹的不明朗以及电流方向的判断全靠硬性的理解，而高中的学习压力大，对一些硬性理解的东西，只能靠长期的记忆，这样，就影响了其他学科或知识点的学习，因此，迫切的需要能够让学生比较直观的了解切割磁感线运动的相关知识。

发明内容

本发明针对上述的切割磁感线运动在教学中，无法直白的体现所存在的技术问题，提出一种设计合理、结构简单且能够直白的显示切割磁感线运动中各种信息帮助学生加深学习的高中物理实验用切割磁感应线运动装置。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为，本发明提供一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置，包括呈方形设置的底座，所述底座的一侧设置有磁感应线切割机构，所述底座上还设置有与磁感应线切割机构电性连接的通电开关，所述通电开关远离磁感应线切割机构的一端电性连接有电流方向试验机构，所述电流方向试验机构远离通电开关的一端连接有电流表，所述电流表的另一端与磁感应线切割机构电性连接，所述磁感应线切割机构包括对称设置在底座前后两端的对称设置的立柱，所述立柱上设置有固定轴，所述固定轴远离立柱的一端设置有连接板，所述连接板设置在两个立柱之间的空间内，所述连接板上还设置有连接杆，所述连接杆以固定轴的轴线为中心对称设置在连接板上，所述连接杆远离连接板的一端设置有磁石座，所述连接杆设置在磁石座的两侧，所述磁石座可上下滑动设置在两个连接杆之间，所述磁石座通过连接件可上下滑动设置在两个连接杆之间，所述连接件包括套装在连接杆上的滑套以及与滑套垂直设置的连接轴，所述连接轴与磁石座之间转动连接，所述磁石座上设置有磁石，所述磁石座沿磁石的周围还设置有激光镭射灯，所述固定轴贯穿连接板设置，所述固定轴贯穿连接板的一端连接有移动座，所述移动座上设置有滚珠丝杆以及用于驱动滚珠丝杆转动的电机，两个滚珠丝杆之间设置有金属棒，所述金属棒可拆卸的固定滚珠丝杆上，所述通电开关和电流表与金属棒电性连接，所述移动座与固定轴转动连接，所述电流方向试验机构包括转动轴以及设置在转动轴两端的电性连接件，两个电性连接件相对面上设置有金属凹槽，所述金属凹槽与通电开关或电流表电性连接，所述转动轴上套装有切换组件，所述切换组件包括套装在转动轴上切换轴以及呈环形均匀分布在切换轴上的切换件，所述切换件上设置有与金属凹槽向配合的金属球以及用于放置金属球的盲孔，所述盲孔远离金属且的一端设置有金属管，所述金属管与盲孔之间垂直设置，所述金属管与金属球之间电性连接，所述盲孔内设置有回弹弹簧，所述回弹弹簧的一端固定在金属球上，所述盲孔内设置有用于固定回弹弹簧另一端的隔板，所述隔板的材质为绝缘材料，所述切换轴上设置有5个切换件，所述5个切换件的金属管内分别插有LED灯泡、二极管、导线以及绝缘线，其中，二极管有两个，且两个二极管的插入的方向相反。

作为优选，所述连接杆转动设置在连接板上。

作为优选，所述移动座转动设置在固定轴上。

作为优选，所述磁石座包括呈长方体状的框体以及呈矩阵状均匀分布在框体内磁石孔，所述磁石孔内设置有磁石。

作为优选，所述磁石通过磁石套转动设置在磁石孔内，所述磁石套包括中空设置的套体以及设置在套体两端的转轴，所述套体的两侧设置有凹槽，所述磁石孔内设置有与凹槽相配合的圆珠弹簧锁扣。

作为优选，所述磁石可拆卸设置在磁石套内，所述磁石套的内壁上设置有沿磁石套侧边方向设置的三角弹簧锁扣，所述磁石上设置有设置有三角弹簧锁扣相配合的三角凹槽。

作为优选，所述三角弹簧锁扣设置在凹槽的上下两侧。

与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于，

1、本发明通过提供一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置，利用相互配合的磁感应线切割机构、通电开关、电流方向试验机构以及电流表，有效的实现的切割磁感应线运动试验的可见性，进而解决了现有高中物理此类试验的想象记忆的技术问题，同时，本发明结构简单、效果显著，适合大规模推广使用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1提供的高中物理实验用切割磁感应线运动装置的结构示意图；

图2为实施例1提供的磁石座的结构示意图；

图3为实施例1提供的磁石套的结构示意图；

图4为实施例1提供的磁石的结构示意图；

图5为实施例1提供的连接件的结构示意图；

图6为实施例1提供的电流方向试验机构的剖视图；

以上各图中，1、底座；2、磁感应线切割机构；21、立柱；22、固定轴； 23、连接板；24、连接杆；25、磁石座；251、磁石孔；252、圆珠弹簧锁扣； 253、激光镭射灯；26、磁石套；261、套体；262、转轴；263、凹槽；264、三角弹簧锁扣；27、磁石；271、三角凹槽；28、连接件；281、滑套；282、连接轴；29、移动座；291、滚珠丝杆；292、金属棒；3、通电开关；4、电流方向试验机构；41、转动轴；42、电性连接件；421、金属凹槽；43、切换轴；44、切换件；441、盲孔；45、金属球；46、隔板；47、回弹弹簧；48、金属管；5、电流表。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开说明书的具体实施例的限制。

实施例1，如图1～图6所示，本实施例旨在解决现在物理教学中关于磁感应切割运动所存在的技术问题，为此，本实施例提供一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置，包括呈方形设置的底座1，其主要目的就是提供一个放置的平台，在本实施例中，底座11呈长板状设置，当然，底座1也可以设计其他形状，比如圆盘状。

为了实现骑个磁感应线运动的清晰客观，在本实施例中，在底座1的一侧设置有磁感应线切割机构2，磁感应线切割机构2就是来实现磁感应线切割运动，为此，在本实施例中，磁感应线切割机构2包括对称设置在底座1前后两端的对称设置的立柱21，在本实施例中立柱21就前后设置的两块竖直设置的立板，在立柱21上设置有固定轴22，具体的说，固定轴22设置在立柱21的上部，且固定轴22与立柱21垂直设置，并且固定轴22朝向另一个立柱21，在本实施例中，固定轴22为圆柱体，在固定轴22远离立柱21的一端设置有连接板23，为此，连接板23设置在两个立柱21之间的空间内，在本实施例中，连接板23呈长方形板状设置，在连接板23上还设置有连接杆24，在本实施例中，连接杆24以固定轴22的轴线为中心对称设置在连接板23上，即在每块连接板23上设置有对称设置的两个连接杆24，在连接杆24远离连接板23的一端设置有磁石座25，磁石座25的主要目的就是放置磁石27，磁石座25设置在同一侧的两个连接杆24之间。

考虑到切割磁感应线产生电流的大小跟两块磁石27之间的间距有关，也跟切割的角度有关系，为此，在本实施例中，磁石座25可上下滑动设置在两个连接杆24之间，具体的说，磁石座25通过连接件28可上下滑动设置在两个连接杆24之间，为了实现磁石座25角度的变化以及连接板23两侧的磁石座25之间的间距，为此，本实施例提供的连接件28包括套装在连接杆24上的滑套281 以及与滑套281垂直设置的连接轴282，在本实施例中，在滑套281上设置有锁紧螺栓，这样，通过拧紧锁紧螺栓来控制滑套281在连接杆24上的位置，进而调整两个磁石座25之间的间距，这样，就可以调整磁感应线的强度，而将连接轴282与磁石座25之间转动连接，则可以调整磁感应线的角度。

为了方便学生能够直观的看到磁感应线，在本实施例中，在磁石座25上设置有磁石27，在磁石座25沿磁石27的周围还设置有镭射激光灯253，需要说明的是，在本实施例中，镭射激光灯253设置在两个磁石座25向对面的一侧的磁石座25上，在本实施例中，设置有若干个均匀围绕磁石27设置的镭射激光灯253，需要说明的是，在使用的时候，只需开一个磁石座25的上的镭射激光灯253，用于表现磁感应线的方向，在本实施例中，两个磁石座25上的镭射激光灯253交错设置，同时，镭射激光灯253发射的光为红色激光。通过镭射激光灯253的设置，使学生能够直白的看到磁感应线的方向，在本实施例中，磁石座25为绝缘不被磁力吸引的材料制成，比如树脂、木板、塑料凳材料均可。

为了进一步调整磁场的强度，在本实施例中，磁石座25包括呈长方体状的框体以及呈矩阵状均匀分布在框体内磁石孔251，在本实施例中，共设置了九个磁石孔251，用于放置九块大小一致的磁石27。在本实施例中，设置九块磁石27的目的，就是方便调整磁石27的个数，进而减少磁石27或增加磁石27，以观察在不同磁场强度下，切割磁感应线运动产生的电流的大小，为此，在本实施例中，磁石27通过磁石27套26转动设置在磁石孔251内，在本实施例中，磁石27套26包括中空设置的套体261以及设置在套体261两端的转轴262，套体261的两侧设置有凹槽263，在本实施中，凹槽263为半球状，在磁石孔 251内设置有与凹槽263相配合的圆珠弹簧锁扣252，圆珠弹簧锁扣252的目的就是将圆柱的一半伸入到凹槽263内，这样，就能够控制磁石27套26位置的稳定，这样，可以实现任一一块磁石27的翻转。

为了方便减少或增加磁石27，在本实施例中，磁石27可拆卸设置在磁石 27套26内，在磁石27套26的内壁上设置有沿磁石27套26侧边方向设置的三角弹簧锁扣264，三角弹簧锁扣264就是一个磁石27套26侧边方向上设置的三角体，在三角体和磁石27套26之间设置有弹簧，在磁石27套26上设置有用于放置弹簧和三角体的凹槽263，同时，在设置有三角弹簧锁扣264相配合的三角凹槽271，这样，当三角弹簧锁扣264伸入到三角凹槽271内，就会对磁石27进行夹持，当需要拆卸的时候，向下或向上按动磁石27，三角体回缩，就可以将磁石27从磁石27套26内取出，其原理和圆珠弹簧锁扣252一致。

为了实现磁场的多变形，在本实施例中，连接杆24与连接板23轴接，即连接杆24可以在连接板23转动，这样，连接杆24可以相对连接板23转动，磁石座25相对连接杆24可以转动且可以上下移动，磁石27在磁石27套26 的作用下相对于磁石座25可以转动，这样，就形成了一个多变的磁场，进而方便学生对电流大小的产生与哪些因素有关。

为了是金属棒292的移动方向更为直观，在本实施例中，固定轴22贯穿连接板23设置，固定轴22贯穿连接板23的一端连接有移动座29，在本实施例中，移动座29为长方体状设置，其长边的长度略大于磁石座25侧边的长度，在移动座29的底部设置有凹槽263，用于放置滚珠丝杆291，在移动座29的一端设置有用于驱动滚珠丝杆291转动的电机，在移动座29的底部设置有电池盒，用于驱动电机转动，由于在本实施例中，两个移动座29上的电机要保持同步，为此，电机的转动通过无线开关进行遥控，滚珠丝杆291是将旋转运动转化为直线运动的常见的结构，故在本实施例中，不加详细描述，这样，在两个滚珠丝杆291之间设置有金属棒292，这样，在电机的作用下，金属棒292沿丝杆的轴向运动，由于金属棒292用于产生电流，为此，为了确定实验的准确性，在本实施例中，金属棒292与滚珠丝杆291之间绝缘连接，为了验证不同金属材质的金属棒292产生的电流不同，在本实施例中，金属棒292可拆卸的固定滚珠丝杆291上，金属棒292可以为铁棒、铝棒、银棒或铜棒等等。在本实施例中，为了使金属棒292可以多角度移动，在本实施例中，移动座29与固定轴 22转动连接。这样，在磁石座25保持某一状态，可以调整金属棒292移动的角度，当然固定轴22设置在移动座29的中部。

磁感应线切割需要需要在闭合电路的情况下才可以产生，为此，在本实施例中，在底座1上还设置有与磁感应线切割机构2电性连接的通电开关3，通电开关3远离磁感应线切割机构2的一端电性连接有电流方向试验机构4，电流方向试验机构4远离通电开关3的一端连接有电流表5，电流表5的另一端与磁感应线切割机构2电性连接，具体的说，通电开关3和电流表5与金属棒 292电性连接，需要说明的是，本实施例所说的电性连接使指通过导线进行连接。

在本实施例中，电流方向试验机构4的主要目的是验证电流的方向，众所周知，二极管只允许电流由单一方向流过，通过设置两个方向相反的二极管，就可以获知电流的方向，进而结合右手定则，就可以更深的理解，为此，本实施例提供的电流方向试验机构4包括转动轴41以及设置在转动轴41两端的电性连接件42，在两个电性连接件42相对面上设置有金属凹槽421，金属凹槽 421与通电开关3或电流表5电性连接，在本实施例中，金属凹槽421也是半球槽，在里面设置有金属弹片，用于实现更好的电性连接，在转动轴41上套装有切换组件，切换组件包括套装在转动轴41上切换轴43以及呈环形均匀分布在切换轴43上的切换件44，在本实施例中，共设置了5个切换件44，切换件 44之间设置有间隙，切换件44的主要目的就是切换不同的电器元件，用于证明电流的存在和电流的方向，为此，在本实施例中，在切换件44上设置有与金属凹槽421向配合的金属球45以及用于放置金属球45的盲孔441，这样，任意一个切换件44上都设置有对称设置的金属球45和盲孔441，在盲孔441远离金属且的一端设置有金属管48，金属管48与盲孔441之间垂直设置，金属管48的主要作用是方便电器元件引脚的插入，金属管48与金属球45之间电性连接，在盲孔441内设置有回弹弹簧47，回弹弹簧47的一端固定在金属球45 上，为了避免金属管48和金属球45之间的导线断裂，增加使用寿命，在本实施例中，在盲孔441内设置有用于固定回弹弹簧47另一端的隔板46，隔板46 的材质为绝缘材料，切换件44和切换轴43也为绝缘材料，这样，通过金属球 45和金属管48的设置，实现了不同电器元件的切换，在本实施例中，5个切换件44的金属管48内分别插有LED灯泡、二极管、导线以及绝缘线，其中，二极管有两个，且两个二极管的插入的方向相反，这样，LED灯泡和电流表5一样，验证电流的存在，而导线和绝缘线的设置，则验证闭合电路产生电流。两个二极管则验证电流的方向。

通过上述的设置，利用磁感应线切割机构2的设置，使磁场多样化，通过镭射激光灯253的设置，使磁感应的可见，通过移动座29的设置，使金属棒 292的移动角度可见，通过电流方向试验机构4的设置，验证了电流的存在等问题，进而方便学生对定义的理解(在验证多样因素的情况下，知道了影响的因素，则方便对公式的记忆)，不仅提高学生了学习兴趣，还能够加深学生对电磁学的理解。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例应用于其它领域，但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，包括呈方形设置的底座，所述底座的一侧设置有磁感应线切割机构，所述底座上还设置有与磁感应线切割机构电性连接的通电开关，所述通电开关远离磁感应线切割机构的一端电性连接有电流方向试验机构，所述电流方向试验机构远离通电开关的一端连接有电流表，所述电流表的另一端与磁感应线切割机构电性连接，所述磁感应线切割机构包括对称设置在底座前后两端的对称设置的立柱，所述立柱上设置有固定轴，所述固定轴远离立柱的一端设置有连接板，所述连接板设置在两个立柱之间的空间内，所述连接板上还设置有连接杆，所述连接杆以固定轴的轴线为中心对称设置在连接板上，所述连接杆远离连接板的一端设置有磁石座，所述连接杆设置在磁石座的两侧，所述磁石座可上下滑动设置在两个连接杆之间，所述磁石座通过连接件可上下滑动设置在两个连接杆之间，所述连接件包括套装在连接杆上的滑套以及与滑套垂直设置的连接轴，所述连接轴与磁石座之间转动连接，所述磁石座上设置有磁石，所述磁石座沿磁石的周围还设置有激光镭射灯，所述固定轴贯穿连接板设置，所述固定轴贯穿连接板的一端连接有移动座，所述移动座上设置有滚珠丝杆以及用于驱动滚珠丝杆转动的电机，两个滚珠丝杆之间设置有金属棒，所述金属棒可拆卸的固定滚珠丝杆上，所述通电开关和电流表与金属棒电性连接，所述移动座与固定轴转动连接，所述电流方向试验机构包括转动轴以及设置在转动轴两端的电性连接件，两个电性连接件相对面上设置有金属凹槽，所述金属凹槽与通电开关或电流表电性连接，所述转动轴上套装有切换组件，所述切换组件包括套装在转动轴上切换轴以及呈环形均匀分布在切换轴上的切换件，所述切换件上设置有与金属凹槽向配合的金属球以及用于放置金属球的盲孔，所述盲孔远离金属且的一端设置有金属管，所述金属管与盲孔之间垂直设置，所述金属管与金属球之间电性连接，所述盲孔内设置有回弹弹簧，所述回弹弹簧的一端固定在金属球上，所述盲孔内设置有用于固定回弹弹簧另一端的隔板，所述隔板的材质为绝缘材料，所述切换轴上设置有5个切换件，所述5个切换件的金属管内分别插有LED灯泡、二极管、导线以及绝缘线，其中，二极管有两个，且两个二极管的插入的方向相反。

2.根据权利要求1所述的高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，所述连接杆转动设置在连接板上。

3.根据权利要求2所述的高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，所述移动座转动设置在固定轴上。

4.根据权利要求3所述的高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，所述磁石座包括呈长方体状的框体以及呈矩阵状均匀分布在框体内磁石孔，所述磁石孔内设置有磁石。

5.根据权利要求4所述的高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，所述磁石通过磁石套转动设置在磁石孔内，所述磁石套包括中空设置的套体以及设置在套体两端的转轴，所述套体的两侧设置有凹槽，所述磁石孔内设置有与凹槽相配合的圆珠弹簧锁扣。

6.根据权利要求5所述的高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，所述磁石可拆卸设置在磁石套内，所述磁石套的内壁上设置有沿磁石套侧边方向设置的三角弹簧锁扣，所述磁石上设置有设置有三角弹簧锁扣相配合的三角凹槽。

7.根据权利要求6所述的高中物理实验用切割磁感应线运动装置，其特征在于，所述三角弹簧锁扣设置在凹槽的上下两侧。