CN206541513U - 左手定则及电磁感应演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物理教学演示仪器技术领域，公开了左手定则及电磁感应演示器，包括永磁体，由直流电源、轨道和置于磁场中的活动导体构成的左手定则演示闭合回路，以及由灵敏电流计和置于磁场中的电感线圈构成的电磁感应演示闭合回路；所述左手定则演示闭合回路中还设有电流方向指示灯，所述轨道和活动导体先串连，然后一起与电流方向指示灯并联。通过此教学仪器的展示、演示和教师的讲解，能够让学生牢固地掌握磁场方向、通电导体中的电流方向和通电导体在磁场中的受力方向，以及三者的辩证关系。相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：学生能够通过直观有趣的实验，快速认识并掌握左手定则及电磁感应原理。

Description

左手定则及电磁感应演示器

技术领域

本实用新型属于物理教学演示仪器技术领域，具体地，涉及一种应用于初中、高中物理学科中电与磁章节的左手定则及电磁感应演示器。

背景技术

初中、高中物理学科电与磁章节中，教学大纲要求学生掌握磁场方向、通电导体中的电流方向和通电导体在磁场中的受力方向，以及三者的辩证关系。涉及到方向的概念，如不借助教学演示仪器，单凭语言或手势教学的话，学生往往不容易掌握。现有的教学演示仪器，应用蹄形磁铁产生磁场，至使通电导体在磁场中受力运动的轨迹太短，且容易变形，现象不明显；此外，电流方向的改变只能靠教师指出，而且改变电流方向要由教师去改接电源正负极来实现。因此，借助现有的教学演示仪器教学费时费力，不能激发学生的兴趣，授课效果较差。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种左手定则及电磁感应演示器，通过此教学仪器的展示、演示和教师的讲解，能够让学生牢固地掌握磁场方向、通电导体中的电流方向和通电导体在磁场中的受力方向，以及三者的辩证关系。

为了实现上述技术效果，本实用新型所采用的技术方案是：左手定则及电磁感应演示器，包括永磁体，由直流电源、轨道和置于磁场中的活动导体构成的左手定则演示闭合回路，以及由灵敏电流计和置于磁场中的电感线圈构成的电磁感应演示闭合回路；所述左手定则演示闭合回路中还设有电流方向指示灯，所述轨道和活动导体先串连，然后一起与电流方向指示灯并联。

作为优选方式，所述左手定则演示闭合回路和电磁感应演示闭合回路设置在一电控箱和一演示台上；具体地，所述电控箱上设置有直流电源接线柱；所述演示台上设置有用于插入轨道的两个平行设置的轨道槽，两个轨道槽之间设置有用于插入永磁体的永磁体槽；所述活动导体放置于轨道上，且两者互相垂直；具体地，所述灵敏电流计旋转设置于电控箱上，所述电感线圈通过设置在电控箱上的一电感线圈接线柱与灵敏电流计连接。

作为优选方式，所述电控箱上还设有市电接口，市电连接有整流变压器转换为DC12V2A电源，且电控箱上还设有市电-直流电转换开关。

作为优选方式，所述轨道为两根平行设置的铜条,所述铜条与活动导体的接触处为刃口状。

作为优选方式，所述活动导体为铜芯，所述铜芯的两端设有彩色限位部。

作为优选方式，所述永磁体包括若干块磁铁，所述磁铁的同性磁极面一致地、并列设置于一铝槽中，且所述铝槽的槽口设有软铁。

作为优选方式，所述电控箱上还设有电源及电流方向控制开关，所述电源及电流方向控制开关为在左手定则演示闭合回路中连接的双刀双掷船形开关，中间档为电源断开档，两边档分别为正接档和反接档。

作为优选方式，所述电流方向指示灯为箭头状，所述箭头垂直地指向轨道，电流方向指示灯由串联连接的二极管和灯泡组成。

作为优选方式，所述永磁体的上方还设有磁场方向指示牌，所述磁场方向指示牌的一端设有T形板，所述电控箱上设有与所述T形板匹配的T形槽。

作为优选方式，所述轨道槽的两端均设有限位柱。

相比于现有技术，本实用新型的有益效果是：本实用新型能够直观地反应磁场方向、导体中的电流方向、导体的受力方向，以及三者的辩证关系。借助本实用新型，学生能够通过直观有趣的实验，快速认识并掌握左手定则及电磁感应原理。形象生动，操作方便，还可以亲自验证，有很强的直观演示效果。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的左手定则演示闭合回路电路原理图；

附图中标记对应的部件名称如下：

1-轨道，2-活动导体，3-永磁体，4-电感线圈，5-灵敏电流计，6-电控箱，7-演示台，8-直流电源接线柱，9-轨道槽，10-永磁体槽，11-电感线圈接线柱，12-市电接口，13-市电-直流电源转换开关，14-电源及电流方向控制开关，15-电流方向指示灯，16-磁场方向指示牌，17-限位柱。～220V50Hz为市电，T为变压器，D3为整流器，DC12V为直流电源，S1为市电-直流电源转换开关，S2为电源及电流方向控制开关，L1、L2为电流方向指示灯，D1、D2为二极管。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细介绍，以下文字的目的在于说明本实用新型，而非限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型可按照如下方式实施，左手定则及电磁感应演示器，包括永磁体3，由直流电源、轨道1和置于磁场中的活动导体2构成的左手定则演示闭合回路，以及由灵敏电流计5和置于磁场中的电感线圈4构成的电磁感应演示闭合回路；所述左手定则演示闭合回路中还设有电流方向指示灯15，所述轨道1和活动导体2先串连，然后一起与电流方向指示灯15并联。

所述左手定则演示闭合回路和电磁感应演示闭合回路设置在一电控箱6和一演示台7上；具体地，所述电控箱6上设置有直流电源接线柱8；所述演示台7上设置有用于插入轨道1的两个平行设置的轨道槽9，两个轨道槽9之间设置有用于插入永磁体3的永磁体槽10；所述活动导体2放置于轨道1上，且两者互相垂直；具体地，所述灵敏电流计5旋转设置于电控箱6上，通过一中空转轴互相连接，中空部用以接通导线，可转动方向便于学生观察；所述电感线圈4通过设置在电控箱6上的一电感线圈接线柱11与灵敏电流计5连接。

直流电源还可以采用市电供电，所述电控箱6上还设有市电接口12，市电连接有整流变压器转换为DC12V2A电源，且电控箱6上还设有市电-直流电转换开关13，能够在直接接直流和接市电之间转换电力供给方式。

所述轨道1为两根平行设置的铜条,所述铜条与活动导体2的接触处为刃口状，并打磨平整。以使活动导体2在自身重力下能与之接触良好，另一方面也减小了两者间的摩擦，提高活动导体2的移动灵敏度。

所述活动导体2为铜芯，所述铜芯的两端设有彩色限位部，具体地，铜芯的两端截面较大，且贴有彩色贴纸，便于学生观察其运动状态。限位部还解决了活动导体2偶尔脱轨的问题。

所述永磁体3包括若干块磁铁，所述磁铁的同性磁极面一致地、并列设置于一铝槽中，且所述铝槽的槽口设有软铁，使之磁化，得到一个长条形的，且S/N极位于上下表面的匀强磁场。如需变换磁场方向时，可以更换另一条磁场方向相反的永磁体3，或将同一根永磁体3上下翻转即可。

所述电控箱6上还设有电源及电流方向控制开关14，所述电源及电流方向控制开关14为在左手定则演示闭合回路中连接的双刀双掷船形开关，中间档为电源断开档，两边档分别为正接档和反接档。

所述演示台7上还设有电流方向指示灯15，所述电流方向指示灯15为箭头状，所述箭头垂直地指向轨道1，所述电流方向指示灯15由串联连接的二极管和灯泡组成。发光则表示有电流，方向由箭头指示。二极管能够限制电流的方向，当电流能够经过二极管时，与之串连的灯泡亮，则表示对应的电流方向。

所述永磁体3的上方还设有磁场方向指示牌16，所述磁场方向指示牌16的一端设有T形板，所述电控箱6上设有与所述T形板匹配的T形槽。磁场方向指示牌16能够拔出和插入，配合磁场方向的改变，使学生理解更直观。

所述轨道槽的两端均设有限位柱17。防止活动导体2在移动到轨道1的端部时脱轨。

如图2所示，为本实用新型的电路图。市电通过变压器T及整流器D3，转换为12V直流电。市电转换的直流电和直接连接的直流电通过单刀双掷开关S1实现两种电源提供方式的转换。S2为双刀双掷开关，来实现电源的接通、正接和反接。L1和L2为灯泡，D1和D2为二极管，L1与D1串连，L2与D2串连，然后并联连接；其中，D1和D2的方向相反，当电源正、反接时，有且只有一盏灯泡亮，以表示电流方向。轨道1和活动导体2串连，再并联入回路。

本实用新型可演示如下教学项目：

一、磁场方向不变，观察电流方向变化后活动导体2的受力情况

1、将本实用新型放置于水平桌面或可升降支架上，桌面或支架应为木质或其他非磁介质材料，以防止被永磁体3磁化后反过来影响磁场存在或分布，进而影响演示效果的情况出现。

2、将永磁体3的S级向上状态下插入永磁体槽10内，并相应地，将磁场方向指示牌16箭头向下状态下插入电控箱6的T形槽中。

3、先将电源及电流方向控制开关14调至电源断开档，再接通12V直流电源，并将市电-直流电源转换开关13调至直流供电状态。或者，插上220V50Hz交流电源，并将市电-直流电源转换开关13调至市电供电状态。

4、先将活动导体2在放置在轨道1的中段处，再将电源及电流方向控制开关14调至正接档或反接档。

5、当有电流流经活动导体时，它将受到安培力而向左或右运动；到端点时，改变电流方向，它又将向反方向运动。此时，观察并记录对应的电流方向指示灯15亮表示相应的电流方向，观察并记录活动导体2受安培力的运动方向；改变电流方向后，观察并记录活动导体2运动情况。

二、电流方向不变，观察磁场方向变化后活动导体2的受力情况

6、保持电流方向不边，将永磁体3的N级向上状态下插入永磁体槽10内，并相应地，将磁场方向指示牌16箭头向上状态下插入电控箱6的T形槽中。

7、此时，观察并记录活动导体2向反方向运动。

三、磁场方向与电流方向同时变化时，观察活动导体2的受力情况

8、同时改变电流方向和磁场方向，观察到活动导体2不运动；只改变电流方向或只改变磁场方向时，活动导体2受力运动。

四、电感线圈切割磁感线，观察灵敏电流计5的指针运动情况

1、将电感线圈4套在磁场方向指示牌16上，并左右摇摆使电感线圈4切割磁感线，观察到灵敏电流计5指针晃动，说明电感线圈4内产生电流。

注意：操作时当活动导体2在轨道1上静止时，应将电源及电流方向控制开关14置于中间档及时断开电源，以免长时处于短路状态而烧坏电源。

发明人在三十年的物理执教实践中积累了丰富的经验，此教学仪器是针对教材中传统教学仪器使用时存在的不足，通过不断探索、改进和完善研制而成的；并且已经将本实用新型应用于教学实践中，其现象是直观明显的，学生也产生了良好的共鸣和兴趣。

Claims (10)

1.左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：包括永磁体(3)，由直流电源、轨道(1)和置于磁场中的活动导体(2)构成的左手定则演示闭合回路，以及由灵敏电流计(5)和置于磁场中的电感线圈(4)构成的电磁感应演示闭合回路；所述左手定则演示闭合回路中还设有电流方向指示灯(15)，所述轨道(1)和活动导体(2)先串连，然后一起与电流方向指示灯(15)并联。

2.根据权利要求1所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述左手定则演示闭合回路和电磁感应演示闭合回路设置在一电控箱(6)和一演示台(7)上；

所述电控箱(6)上设置有直流电源接线柱(8)；所述演示台(7)上设置有用于插入轨道(1)的两个平行设置的轨道槽(9)，两个轨道槽(9)之间设置有用于插入永磁体(3)的永磁体槽(10)；所述活动导体(2)放置于轨道(1)上，且两者互相垂直；

所述灵敏电流计(5)旋转设置于电控箱(6)上，所述电感线圈(4)通过设置在电控箱(6)上的一电感线圈接线柱(11)与灵敏电流计(5)连接。

3.根据权利要求2所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述电控箱(6)上还设有市电接口(12)，市电连接有整流变压器转换为DC12V2A电源，且电控箱(6)上还设有市电-直流电转换开关(13)。

4.根据权利要求1所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述轨道(1)为两根平行设置的铜条,所述铜条与活动导体(2)的接触处为刃口状。

5.根据权利要求1所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述活动导体(2)为铜芯，所述铜芯的两端设有彩色限位部。

6.根据权利要求1所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述永磁体(3)包括若干块磁铁，所述磁铁的同性磁极面一致地、并列设置于一铝槽中，且所述铝槽的槽口设有软铁。

7.根据权利要求2所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述电控箱(6)上还设有电源及电流方向控制开关(14)，所述电源及电流方向控制开关(14)为在左手定则演示闭合回路中连接的双刀双掷船形开关，中间档为电源断开档，两边档分别为正接档和反接档。

8.根据权利要求1所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述电流方向指示灯(15)为箭头状，所述箭头垂直地指向轨道(1)，电流方向指示灯(15)由串联连接的二极管和灯泡组成。

9.根据权利要求2所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述永磁体(3)的上方还设有磁场方向指示牌(16)，所述磁场方向指示牌(16)的一端设有T形板，所述电控箱(6)上设有与所述T形板匹配的T形槽。

10.根据权利要求2所述的左手定则及电磁感应演示器，其特征在于：所述轨道槽的两端均设有限位柱(17)。