CN206489806U

CN206489806U - 一种电场强度探究装置

Info

Publication number: CN206489806U
Application number: CN201720152752.9U
Authority: CN
Inventors: 汪子龙
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-02-21
Filing date: 2017-02-21
Publication date: 2017-09-12
Anticipated expiration: 2027-02-21

Abstract

本实用新型公开了一种电场强度探究装置，涉及物理实验装置领域。它包括底板；横梁下端连接有“n”字形的固定架；固定架的左右两侧分别螺纹连接有顶紧螺栓；固定架内设置有电磁线圈；在电磁线圈前方，透明板上固定有立柱；立柱上部连接有水平的滑竿；滑竿上滑动连接有套管，同时套管与滑竿在竖直面内转动连接；套管侧边固定连接有量角器；量角器上转动连接有辅助滑轨；辅助滑轨上滑动连接有滑块；安装槽内安装有拉力传感器；拉力传感器的测量端向后连接有磁性金属板；滑块上表面前侧安装有显示器。本实用新型的有益效果是：受力物质位置变化较多，能够方便的进行空间位置的观察，装置成本低，操作简单，适用于一般的探究性实验装置。

Description

一种电场强度探究装置

技术领域

本实用新型涉及物理实验装置领域。

背景技术

电场的研究中，涉及电荷、点电荷等的要求，对实验条件和装置要求较为苛刻，不适用于一般的探究实验教学。电可以生成磁，磁也能带来电，变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场--电磁场，变化的电场可产生磁场，磁场较为学生熟知，在电场强度的一般探究中，忽略方向性，可近似的简化为观察受力的大小，并利用电场产生的磁场来进行实验观察，以使电场的表现形式更加宏观，可操作性强，利用电场产生的磁场，观察外界物质的受力与距离的关系。一般的装置中，受力物质仅存在水平面内的位置变化，空间位置变化不够，而场是空间存在的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，是针对上述存在的技术不足，提供一种电场强度探究装置。受力物质位置变化较多，能够方便的进行空间位置的观察，装置成本低，操作简单，适用于一般的探究性实验装置。

本实用新型采用的技术方案是：提供一种电场强度探究装置，包括底板；底板上端中部开有长方形的凹槽；凹槽内铺设有磁粉；凹槽上覆盖有透明板，透明板与底板上端齐平；底板的左右两侧均固定有竖直方向的支板；两个支板中间固定连接有横梁，横梁在透明板上方；横梁下端连接有“n”字形的固定架；固定架的左右两侧分别螺纹连接有顶紧螺栓；固定架内设置有电磁线圈；顶紧螺栓的内端面与电磁线圈左右两侧面接触顶紧；在电磁线圈前方，透明板上固定有立柱；立柱上部连接有水平的滑竿；滑竿上滑动连接有套管，同时套管与滑竿在竖直面内转动连接；套管侧边固定连接有量角器，量角器底边与套管侧边固定连接；量角器上转动连接有辅助滑轨，辅助滑轨的左端与量角器的圆心处转动连接；辅助滑轨上滑动连接有滑块；滑块后端开有安装槽；安装槽内安装有拉力传感器；拉力传感器的测量端向后连接有磁性金属板；滑块上表面前侧安装有显示器；拉力传感器的信号输出端通过处理器与显示器连接。

进一步优化本技术方案，一种电场强度探究装置的滑竿与立柱为转动连接，滑竿在水平面内转动。

进一步优化本技术方案，一种电场强度探究装置的滑竿和辅助滑轨上均设置有刻度线。

进一步优化本技术方案，一种电场强度探究装置的固定架与横梁之间为转动连接。

本实用新型与传统电场强度探究装置相比，其有益效果在于：

1、在电磁线圈的磁场作用下，凹槽内的磁粉可形成一定的排列，从而直观的显示出磁场的分布，同时从磁粉密集程度可观察磁场的强度分布。横梁对固定架起到定位的作用，进一步作用为对电磁线圈的定位，力的作用是相互的，避免电磁线圈的移动，通过两侧顶紧螺栓的设置，方便于对多种大小的电磁线圈进行固定，且能够使电磁线圈靠向中间的位置。电磁线圈可对磁性金属板产生吸力，依靠拉力传感器可将该拉力值进行测量，同时由显示器进行数据显示，套管在滑竿上前后滑动，改变磁性金属板与电磁线圈端面之间的距离，从而观察在水平面内二者之间的垂直距离与磁场强度的关系，滑块在辅助滑轨上互动，则可改变磁性金属板在水平面内的位置，从而观察水平面内多个角度方位距离的磁场强度，套管与滑竿之间的转动连接关系，可绕滑竿在竖直面内的转动，从而增加空间内的磁场强度的比较探究，滑块在辅助滑轨上的滑动，增加水平面和竖直面内的位置改变，可直观的观察比较探究空间内磁场强度变化。量角器可直观的对辅助滑轨的转动角度进行提示；

2、滑竿与立柱之间为转动连接，则可带动滑块进行绕立柱为轴心的圆形转动，进行位置改变；

3、滑竿和辅助滑轨上的刻度线用于进行位置移动的提示；

4、固定架与衡量之间为转动连接，可实现固定架在水平面内的转动，从而调节电磁线圈的指向方向，磁场的方位也跟随改变。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型部分结构分解示意图；

图3为图2中未显示部分结构分解示意图；

图4为本实用新型逻辑电路框图；

图中，1、底板；2、凹槽；3、透明板；4、支板；5、横梁；6、固定架；7、顶紧螺栓；8、电磁线圈；9、立柱；10、滑竿；11、套管；12、量角器；13、辅助滑轨；14、滑块；15、安装槽；16、拉力传感器；17、磁性金属板；18、显示器；19、刻度线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1-4所示，一种电场强度探究装置，包括底板1；底板1上端中部开有长方形的凹槽2；凹槽2内铺设有磁粉；凹槽2上覆盖有透明板3，透明板3与底板1上端齐平；底板1的左右两侧均固定有竖直方向的支板4；两个支板4中间固定连接有横梁5，横梁5在透明板3上方；横梁5下端连接有“n”字形的固定架6；固定架6的左右两侧分别螺纹连接有顶紧螺栓7；固定架6内设置有电磁线圈8；顶紧螺栓7的内端面与电磁线圈8左右两侧面接触顶紧；在电磁线圈8前方，透明板3上固定有立柱9；立柱9上部连接有水平的滑竿10；滑竿10上滑动连接有套管11，同时套管11与滑竿10在竖直面内转动连接；套管11侧边固定连接有量角器12，量角器12底边与套管11侧边固定连接；量角器12上转动连接有辅助滑轨13，辅助滑轨13的左端与量角器12的圆心处转动连接；辅助滑轨13上滑动连接有滑块14；滑块14后端开有安装槽15；安装槽15内安装有拉力传感器16；拉力传感器16的测量端向后连接有磁性金属板17；滑块14上表面前侧安装有显示器18；拉力传感器16的信号输出端通过处理器与显示器18连接；滑竿10与立柱9为转动连接，滑竿10在水平面内转动；滑竿10和辅助滑轨13上均设置有刻度线19；固定架6与横梁5之间为转动连接。电磁线圈8所配套的供电装置、电路等均为该领域内常规的技术手段及配套装置，本文中未做描述。

本实用新型在使用时，在凹槽2底部与透明板3之间的空间内填充磁粉，利用透明板3将凹槽2封闭，但可透过透明板3观察到内部侧分的分布，利用固定架6将电磁线圈8进行固定，由于一般的电磁线圈8磁场有效作用力范围有限，固定时，尽量将电磁线圈8前端贴近立柱9，用两侧的顶紧螺栓7将电磁线圈8顶紧固定，此时即可观察到下方磁粉的分布形状，沿前后方向滑动滑块14，套管11沿滑竿10前后滑动，改变滑块14与电磁线圈8前端面之间的距离，及磁性金属板17与电磁线圈8前端面之间的距离，本实施例采用AT89C2051处理器控制，拉力传感器16所测数据经处理器处理有显示器18进行显示，可从显示器18上观察电场力对磁性金属板17所造成的拉力数值大小。滑块14跟随套管11沿滑竿10的前后滑动为水平面内垂直于电磁线圈8端面的前后位置改变，滑块14可单独沿辅助滑轨13左右移动，且辅助滑轨13可在水平面内以量角器12的中心为轴点进行转动，转动面平行于量角器12，增加在水平面内滑块14的变换位置，即拉力传感器16及测量端的磁性金属板17的位置改变。磁场的分布不只在水平面内，而传统一般的装置中，只演示平面内效果，本实用新型中，套管11可沿滑竿10滑动并且转动，在套管11转动过程中，带动量角器12在空间内的转动，辅助滑轨13跟随量角器12转动，滑块14再沿着辅助滑轨13滑动，则可发生空间内的位置变化，同样磁性金属板17受电场力的作用，利用拉力传感器16进行测量检测。当磁性金属板17的重量较小时，可忽略不计，并且该重量为确定值，对拉力传感器16检测数值单独造成的影响是可测量的，因此不会影响观察，在探究性观察装置中所造成的误差忽略不计。

滑竿10为套管11的滑动轨道和转动轴心，辅助滑轨13为滑块14的滑动轨道，量角器12为辅助滑轨13的转动面，滑竿10和辅助滑轨13上的刻度线19的设置，便于提示套管11和滑块14的位置，量角器12的设置可提示辅助滑轨13前后转动的角度，角度不同，滑块14的位置即不同。

固定架6与横梁5之间为转动连接，则可随时调整，电磁线圈8的摆放固定方位，改变N、S极的方位，调整更加方便，转动连接处应存在较大的摩擦力，以避免在力的相互作用下，磁性金属位置的改变，造成电磁线圈8的方位改变，在固定架6与横梁5之间的转动连接处，可通过增加阻尼油或是防滑纹等形式提高转动摩擦力。

Claims

1.一种电场强度探究装置，其特征在于：包括底板（1）；底板（1）上端中部开有长方形的凹槽（2）；凹槽（2）内铺设有磁粉；凹槽（2）上覆盖有透明板（3），透明板（3）与底板（1）上端齐平；底板（1）的左右两侧均固定有竖直方向的支板（4）；两个支板（4）中间固定连接有横梁（5），横梁（5）在透明板（3）上方；横梁（5）下端连接有“n”字形的固定架（6）；固定架（6）的左右两侧分别螺纹连接有顶紧螺栓（7）；固定架（6）内设置有电磁线圈（8）；顶紧螺栓（7）的内端面与电磁线圈（8）左右两侧面接触顶紧；在电磁线圈（8）前方，透明板（3）上固定有立柱（9）；立柱（9）上部连接有水平的滑竿（10）；滑竿（10）上滑动连接有套管（11），同时套管（11）与滑竿（10）在竖直面内转动连接；套管（11）侧边固定连接有量角器（12），量角器（12）底边与套管（11）侧边固定连接；量角器（12）上转动连接有辅助滑轨（13），辅助滑轨（13）的左端与量角器（12）的圆心处转动连接；辅助滑轨（13）上滑动连接有滑块（14）；滑块（14）后端开有安装槽（15）；安装槽（15）内安装有拉力传感器（16）；拉力传感器（16）的测量端向后连接有磁性金属板（17）；滑块（14）上表面前侧安装有显示器（18）；拉力传感器（16）的信号输出端通过处理器与显示器（18）连接。

2.根据权利要求1所述的一种电场强度探究装置，其特征在于：滑竿（10）与立柱（9）为转动连接，滑竿（10）在水平面内转动。

3.根据权利要求1所述的一种电场强度探究装置，其特征在于：滑竿（10）和辅助滑轨（13）上均设置有刻度线（19）。

4.根据权利要求1所述的一种电场强度探究装置，其特征在于：固定架（6）与横梁（5）之间为转动连接。