CN204720062U - 一种电磁铁实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁铁实验仪，包括固定在演示板上的电源接口，开关，变匝数机构，磁性显示机构，滑动变阻器和电流表；所述的电源接口，开关，变匝数机构，滑动变阻器以及电流表通过导线相连；变匝数机构包括绕制有若干匝线圈的铁芯以及用于改变感应线圈匝数的金属杆滑片；所述的磁性显示机构包括磁性显示表盘，磁性显示表盘下方对应设置有磁性显示指针，磁性显示指针的下方经过转轴连接磁感元件；所述的磁感元件设置在变匝数机构感应磁场的范围之内。本实用新型器材一体化便于携带，通过磁性显示指针的偏转，实验现象直观清楚，通过单刀双掷开关、金属杆滑片和线圈的组合，能够方便改变实验条件。

Description

一种电磁铁实验仪

技术领域

本实用新型涉及一种课程教具，具体涉及一种电磁铁实验仪。

背景技术

在九年级物理教材(北师大版、人教版)中，有探究电磁铁磁性强弱与哪些因素有关的实验，该实验采用控制变量法来探究影响电磁铁磁性强弱的因素，包括与线圈匝数的关系、与电流强弱的关系、与有无铁芯的关系以及电流方向改变与电磁铁极性的关系。

具体探究内容有以下几个方面：(1)在探究电磁铁的磁性强弱与匝数的关系时，控制其他量相同，用两个匝数不同的电磁铁或用有中间抽头的电磁铁，将其与电源开关、滑动变阻器串联接入电路中，在不同匝数的情况下，观察磁铁所吸引大头针的数目，即大头针数目多，说明磁性强，大头针数目少，说明磁性弱。(2)在探究电磁铁磁性的强弱与电流的关系时，控制其他量相同，通过调节滑动变阻器改变电流，来观察电磁铁在电流改变的情况下所吸引大头针的数目，大头针数目多，说明磁性强，大头针数目少，说明磁性弱。(3)在探究电磁铁的磁性强弱与铁芯的关系时，将铁芯插入螺线管或拔出螺线管，比较两种情况下，电磁铁吸引大头针的数目，数目多则磁性强，数目少则磁性弱。(4)通过改变电磁铁中电流方向，观察水平面内小磁针N极指向，来判断电流方向与磁极的关系。

现有的实验过程存在有如下几点问题：

(1)该实验由于所使用的器材较多，实验时器材零散而不便于携带搬运。(2)通过观察电磁铁在不同条件下，所吸引大头针的数目来判断磁性强弱，不够精确直观，操作过程繁琐。(3)在改变线圈匝数时需将电磁铁拆离电路，改变匝数后再将其重新接入，这样不仅操作不便，并且线圈匝数不能连续变化。(4)探究电流方向改变与磁极变化的关系时，需配置小磁针，操作繁锁，在课堂演示时不适合远离观察。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种便于携带搬运，实验现象直观清楚，操作过程简单方便的电磁铁实验仪。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：包括固定在演示板上的电源接口，开关，变匝数机构，磁性显示机构，滑动变阻器和电流表；

所述的电源接口，开关，变匝数机构，滑动变阻器以及电流表通过导线相连；变匝数机构包括绕制有若干匝线圈的铁芯以及用于改变感应线圈匝数的金属杆滑片，所述的金属杆滑片套在金属杆上能够滑动，铁芯能够在线圈内自由插入或拔出；所述的磁性显示机构包括磁性显示表盘，磁性显示表盘的下方对应设置有磁性显示指针；所述的磁性显示指针下方经过转轴连接磁感元件，磁感元件设置在变匝数机构磁场的范围之内。

所述的开关为单刀双掷开关，单刀双掷开关两个静触头分别连接变匝数机构线圈的两端。

所述的磁性显示表盘具有双向读数范围刻度，磁性显示指针初始位置指向刻度中间零位。

所述的磁感元件为能被磁场吸引或排斥的柱形永磁体，且永磁体磁极与变匝数机构相对。

所述变匝数机构线圈采用漆包铜线绕制，线圈与金属杆滑片接触的位置刮去绝缘皮。

所述的演示板带有提手和支脚。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

(1)本实用新型将电磁铁磁性实验所需器材固定在同一块演示板上，器材采用一体化的设计，便于携带搬运，避免出现器材因发生遗漏而使实验无法进行的问题。

(2)本实用新型磁性显示机构通过同一磁性显示指针的偏转，能够清楚的观察出电磁铁磁性强弱与电流强弱、线圈匝数以及有无铁芯的关系，当电磁铁的磁性增强时，磁性显示指针的偏转角度随之增大，反之减小。这与以往通过观察吸引大头针数目的方式相比，本实用新型的实验现象明显直观，更加便于学生理解。

(3)本实用新型改变电磁铁线圈匝数是通过移动金属杆滑片来实现的，但是在改变线圈 匝数的同时，电路的电阻会发生变化，电流因此也相应发生变化，为了控制电流不变，通过调节滑动变阻器，能够使电流表的示数保持不变，满足控制变量法的要求。

进一步的，本实用新型开关为单刀双掷开关，磁性显示表盘具有双向读数范围刻度，磁性显示指针初始位置指向刻度中间零位，当电磁铁磁极方向改变时，磁性显示指针的偏转方向随之发生改变，以此能够清楚的观察出电流方向与磁极的关系，简化了实验器材结构。本实用新型通过单刀双掷开关、金属杆滑片和线圈的组合，能够方便改变实验条件，操作简单。

附图说明

图1本实用新型的整体结构示意图；

图2本实用新型磁性显示机构的结构示意图；

图3本实用新型变匝数机构的结构示意图；

附图中：1.演示板；1-1.提手；1-2.支脚；2.电源接口；3.开关；4.变匝数机构；4-1.铁芯；4-2.金属杆滑片；5.磁性显示机构；5-1.磁性显示表盘；5-2.磁性显示指针；5-3.转轴；5-4.磁感元件；6.滑动变阻器；7.电流表；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

参见图1，2，3，本实用新型在结构上包括分别固定在演示板1上的电源接口2，开关3，变匝数机构4，磁性显示机构5，滑动变阻器6和电流表7。

其中，电源接口2，开关3，变匝数机构4，滑动变阻器6以及电流表7通过导线相连。变匝数机构4包括绕制有若干匝线圈的铁芯4-1以及用于改变感应线圈匝数的金属杆滑片4-2，开关3为单刀双掷开关，单刀双掷开关的两个静触头分别连接变匝数机构4线圈的两端。

变匝数机构4线圈采用漆包铜线绕制，且线圈与金属杆滑片4-2接触的位置刮去绝缘皮。金属杆滑片4-2与滑动变阻器6的金属杆连接，滑动变阻器6的线圈一端连接电流表7。

磁性显示机构5包括磁性显示表盘5-1，磁性显示表盘5-1具有双向读数范围刻度，磁性 显示指针5-2的初始位置指向刻度中间零位。磁性显示表盘5-1下方对应设置有磁性显示指针5-2，磁性显示指针5-2的下方经过转轴5-3连接磁感元件5-4，磁感元件5-4为能够被磁场吸引永磁体。磁感元件5-4设置在变匝数机构4感应磁场的范围之内。

演示板1顶部带有提手1-1，底部带有两个支脚1-2。

本实用新型器材一体化设计，便于携带搬动。当电磁铁磁性发生改变时，通过磁性显示指针5-2的偏转能够直观显示出来。磁性显示指针5-2绕转轴5-3旋转，且磁性显示指针5-2下端固定一个小柱形永磁体，当电磁铁磁性增强时，永磁体所受磁力增大，磁性显示指针5-2的偏转角度增大，反之减小；本实用新型改变电磁铁的匝数是通过移动金属杆滑片4-2来实现的，其结构见附图3。在改变匝数时电路的电阻发生变化，电流相应也发生变化，要控制电流不变，通过调节滑动变阻器6，使电流表7的示数保持不变。线圈为漆包铜线绕制，金属杆滑片4-2与线圈接触的地方，绝缘皮刮去。本实用新型利用单刀双掷开关，不仅能够实现电流通断，而且也能改变电流方向：当刀置至于a改置于b，线圈中的电流方向相反，电磁铁的极性改变。小柱形磁体受引力时磁性显示指针5-2向左偏转，受斥力时指针向右偏转，这样通过指针偏转方向的不同可知永磁体所受磁力方向的变化，进而可知电磁铁极性的改变。

综上所述，本实用新型具有以下的优点：

(1)器材一体化便于携带；(2)用同一指针的偏转能够得到电磁铁磁性强弱与电流强弱、线圈匝数、有无铁芯的关系，以及电流方向与磁极的关系，实验现象明显直观；(3)通过单刀双掷开关、滑片和线圈的组合，能够方便改变线圈匝数和电流方向，操作简单。

Claims (6)

1.一种电磁铁实验仪，其特征在于：包括固定在演示板(1)上的电源接口(2)，开关(3)，变匝数机构(4)，磁性显示机构(5)，滑动变阻器(6)和电流表(7)；

所述的电源接口(2)，开关(3)，变匝数机构(4)，滑动变阻器(6)以及电流表(7)通过导线相连；变匝数机构(4)包括绕制有若干匝线圈的铁芯(4-1)以及用于改变感应线圈匝数的金属杆滑片(4-2)，所述的金属杆滑片(4-2)套在金属杆上能够滑动，铁芯(4-1)能够在线圈内自由插入或拔出；所述的磁性显示机构(5)包括磁性显示表盘(5-1)，磁性显示表盘(5-1)的下方对应设置有磁性显示指针(5-2)；所述的磁性显示指针(5-2)下方经过转轴(5-3)连接磁感元件(5-4)，磁感元件(5-4)设置在变匝数机构(4)磁场的范围之内。

2.根据权利要求1所述的电磁铁实验仪，其特征在于：所述的开关(3)为单刀双掷开关，单刀双掷开关两个静触头分别连接变匝数机构(4)线圈的两端。

3.根据权利要求1所述的电磁铁实验仪，其特征在于：所述的磁性显示表盘(5-1)具有双向读数范围刻度，磁性显示指针(5-2)初始位置指向刻度中间零位。

4.根据权利要求1所述的电磁铁实验仪，其特征在于：所述的磁感元件(5-4)为能被磁场吸引或排斥的柱形永磁体，且永磁体磁极与变匝数机构(4)相对。

5.根据权利要求1所述的电磁铁实验仪，其特征在于：所述变匝数机构(4)线圈采用漆包铜线绕制，线圈与金属杆滑片(4-2)接触的位置刮去绝缘皮。

6.根据权利要求1所述的电磁铁实验仪，其特征在于：所述的演示板(1)带有提手(1-1)和支脚(1-2)。