CN207097312U - 一种安培力演示实验仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种安培力演示实验仪，包括电源、滑线变阻器、第一单刀双掷开关与第二单刀双掷开关、S极标识向上的条形磁铁、N极标识向上的条形磁铁、第一导电导轨、第二导电导轨、导体棒、参照标尺和木板底座；第一导电导轨和第二导电导轨平行且两端固定在木板底座上，导体棒滑动设置在第一导电导轨和第二导电导轨上，S极标识向上的条形磁铁和N极标识向上的条形磁铁并排设置在导体棒下方，第一导电导轨和第二导电导轨之间，形成磁场；参照标尺设置在木板底座上，与第一导电导轨和第二导电导轨平行，这种安培力演示实验仪，能对电流进行调节，直观显示安培力的大小，结构简单，制作成本低。

Description

一种安培力演示实验仪

技术领域

本实用新型涉及物理磁场与安培力演示教具技术领域，具体涉及一种安培力演示实验仪。

背景技术

现行物理教学所采用的演示装置是一个马蹄形磁铁，电流方向为单方向的，若改变电流方向，需手动换向，一般只能定性地演示磁场对电流作用的现象，既无法对电流进行调节，也无安培力大小的显示，还有一些安培力演示装置可以对电流进行调节也可以定量显示安培力的大小，但结构复杂，制作成本高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种安培力演示实验仪，可对电流进行调节，能直观显示安培力的大小和方向，结构简单，制作成本低。

本实用新型为解决上述技术问题，提供一种安培力演示实验仪，包括电源、滑线变阻器、第一单刀双掷开关与第二单刀双掷开关、S极标识向上的条形磁铁、N极标识向上的条形磁铁、第一导电导轨、第二导电导轨、导体棒、参照标尺和木板底座；第一导电导轨和第二导电导轨平行且两端固定在木板底座上，导体棒滑动设置在第一导电导轨和第二导电导轨上，S极标识向上的条形磁铁和N极标识向上的条形磁铁并排设置在导体棒下方，第一导电导轨和第二导电导轨之间，形成磁场；电源通过滑线变阻器与第一单刀双掷开关的动端连接，第一单刀双掷开关的不动端一端连接第一导电导轨，另一端连接第二导电导轨，第二单刀双掷开关的不动端一端连接第一导电导轨，另一端连接第二导电导轨，第二单刀双掷开关的动端与电源连接构成回路，参照标尺设置在木板底座上，与第一导电导轨和第二导电导轨平行。

上述S极标识向上的条形磁铁是三块，N极标识向上的条形磁铁是三块，三块S极标识向上的条形磁铁与三块N极标识向上的条形磁铁并排放置，组成一块大的条形磁铁，左端为S极，右端为N极。

上述第一单刀双掷开关的动端与第二单刀双掷开关的动端之间通过绝缘线连接。

上述电源包括内置电源和外接电源，内置电源由六块1.5V的电池串联而成9V电源，外接电源通过不同输出电压的适配器外接直流电或交流电获得。

上述第一导电导轨和第二导电导轨是铜导轨，导体棒是铜棒。

还包括三维坐标系，三维坐标系包括X轴、Y轴和Z轴，X轴表示导体棒的受力方向，Y轴表示电流方向，Z轴表示磁场方向。

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果在于：

1、电源、滑线变阻器、第一单刀双掷开关、第二单刀双掷开关、第一导电导轨、导体棒、第二导电导轨组成回路，通过改变滑线变阻器的阻值改变电路中的电流大小，通过两个单刀双掷开关，实现导体棒中电流方向的改变，利用S极标识向上的条形磁铁和N极标识向上的条形磁铁组建磁场，根据左手定则，可以判断导体棒在两个导电导轨上的运动方向，通过参照标尺可以看出导体棒在导电导轨上的运动距离，从而可以看出通电导体棒在磁场中的受力大小，结构简单，制作成本低。

2、六块条形磁铁，三块条形磁铁N极标识向上并排放置，三块条形磁铁S极标识向上并排放置，六块紧密切合放置在同一平面内，相当于一块巨大的条形强磁铁，左端为S极，右端为N极，磁感应强度的方向在导轨平面上两端近似处于垂直方向，其他位置的也只有垂直的分量起作用，特别是过了中间位置磁场方向改变，运动情况变化，接通电源后，根据左手定则，可以看出导体棒在磁场中的运动方向和运动速度。

3、第一单刀双掷开关与第二单刀双掷开关的动端之间通过绝缘线连接，保证第一单刀双掷开关与第二单刀双掷开关闭合方向一致，方便改变电流的方向，操作方便。

4、电源可以内置也可以外接，使用连接方便。

5、导体棒与导轨均选用铜材料，铜导电性优良，质地光滑运动过程的摩擦力可忽略，硬度好不易变形，实验现象稳定，整体装置价格低廉，持续使用性能好。

6、三维坐标系，能直观展示磁场方向、导体棒受力方向以及导体棒电流方向，可以方便大家使用左手定则，有利于教学探究，尤其是可以掌握控制变量的科学研究方法，深刻理解物理中运动的相对性、安培分子电流说等知识。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的电路原理图。

图中：1-电源，2-滑动变阻器，3-1-第一单刀双掷开关，3-2-第二单刀双掷开关，4-1-S极标识向上的条形磁铁，4-2-N极标识向上的条形磁铁，5-1-第一导电轨道，5-2-第二导电轨道，6-导体棒，7-参照标尺，8-绝缘线，9-木板底座，10-三维坐标系。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种安培力演示实验仪，包括电源1、滑线变阻器2、第一单刀双掷开关3-1与第二单刀双掷开关3-2、S极标识向上的条形磁铁4-1、N极标识向上的条形磁铁4-2、第一导电导轨5-1、第二导电导轨5-2、导体棒6、参照标尺7和木板底座9；第一导电导轨5-1和第二导电导轨5-2平行且两端固定在木板底座9上，导体棒6滑动设置在第一导电导轨5-1和第二导电导轨5-2上，S极标识向上的条形磁铁4-1和N极标识向上的条形磁铁4-2并排设置在导体棒6下方，第一导电导轨5-1和第二导电导轨5-2之间，形成磁场；电源1通过滑线变阻器2与第一单刀双掷开关3-1的动端连接，第一单刀双掷开关3-1的不动端一端连接第一导电导轨5-1，另一端连接第二导电导轨5-2，第二单刀双掷开关3-2的不动端一端连接第一导电导轨5-1，另一端连接第二导电导轨5-2，第二单刀双掷开关3-2的动端与电源1连接构成回路，参照标尺7设置在木板底座9上，与第一导电导轨5-1和第二导电导轨5-2平行。

上述S极标识向上的条形磁铁4-1是三块，N极标识向上的条形磁铁4-2是三块，三块S极标识向上的条形磁铁4-1与三块N极标识向上的条形磁铁4-2并排放置，组成一块大的条形磁铁，左端为S极，右端为N极。

上述第一单刀双掷开关3-1的动端与第二单刀双掷开关3-2的动端之间通过绝缘线8连接。

上述电源1包括内置电源和外接电源，内置电源由六块1.5V的电池串联而成9V电源，外接电源通过不同输出电压的适配器外接直流电或交流电获得。

上述第一导电导轨5-1和第二导电导轨5-2是铜导轨，导体棒6是铜棒。

还包括三维坐标系10，三维坐标系10包括X轴、Y轴和Z轴，X轴表示导体棒6的受力方向，Y轴表示电流方向，Z轴表示磁场方向。

S极标识向上的条形磁铁4-1和N极标识向上的条形磁铁4-2设置在导体棒6下方，形成磁场，左端为S极，右端为N极，磁感应强度的方向在导轨平面上两端近似处于垂直方向，其他位置的也只有垂直的分量起作用，电源1、滑线变阻器2、第一单刀双掷开关3-1、第二单刀双掷开关3-2、第一导电导轨5-1、导体棒6、第二导电导轨5-2组成回路，通过改变滑线变阻器2的阻值来改变电路中的电流大小，通过改变两个单刀双掷开关的方向，来改变导体棒6中电流的方向，根据左手定则，可以判断导体棒6在两条导电导轨上的运动方向，通过参照标尺7可以看出导体棒6在导电导轨上的运动距离，从而可以看出通电导体棒6在磁场中的受力大小。

六块条形磁铁，三块N极标识向上的条形磁铁4-2并排放置，三块S极标识向上的条形磁铁4-1并排放置，六块条形磁铁紧密切合放置在同一平面内，相当于一块巨大的条形强磁铁，左端为S极，右端为N极，磁感应强度的方向在导轨平面上两端近似处于垂直方向，其他位置的也只有垂直的分量起作用，特别是过了中间位置磁场方向改变，运动情况变化，接通电源1后，当导体棒6在N极标识向上的磁场区域内，同时导体棒6中的电流方向从第一导电导轨5-1通过导体棒6到第二导电导轨5-2，根据左手定则，导体棒6向右运动，当导体棒6在S极标识向上的磁场区域内，同时导体棒6中的电流方向从第一导电导轨5-1通过导体棒6到第二导电导轨5-2，根据左手定则，导体棒6向左运动。

采用三维坐标系10，形象展示磁极使学生方便判断，深化参照系思想，同时方便掌握控制变量法；使用大学的“安培分子电流说”知识等；采用多套电源，单刀双掷开关，包含知识丰富。

安培力演示实验仪主要为了定性探究安培力、磁场、电流三者之间的方向关系和影响安培力大小的因素，同时，可以展示左手定则和判断磁极。

通过安培力演示实验仪直观的演示，使学生牢固掌握安培力的性质和特点，学生在分组实验操作的探究过程中，还可以提高学生的物理学习兴趣，增强学生的独立探究能力。

安培力演示实验仪的特点：

(1)多功能集成化

将安培力、磁场、电流三者之间的关系，探究影响安培力的因素，判断磁极及左手定则的展示等多个实验探究集成为一体。

(2)简洁直观，操作方便

利用强磁场，简单、直观的展示出通电直导线在磁场中的各种受力情况，并且进行实验条件的改变极为方便。

(3)探究效果明显

能以明显的实验效果展示影响安培力大小和方向的因素、磁极方向的定性探究、左手定则，并且可以定性判断安培力的大小和方向。

(4)操作性强，培养能力，提高学习兴趣

可以培养学生的动手能力和思维能力，具有很强的操作性，并且可以通过趣味性实验现象提高学生的学习兴趣及简单的电路制作兴趣。

(5)将抽象的磁场方向知识、电流方向等知识形象化引出，便于学生学习，教师教授，达到最大程度提高教学效果的目的。

本安培力演示实验仪，具有独创性、创新性及自制性，并且在制作的过程中考虑到环保性、制作材料易取性、安全性及易携带性等，使得本教具具有很大的推广性与普及性，也具有一定的扩展性。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种安培力演示实验仪，其特征在于，包括电源(1)、滑线变阻器(2)、第一单刀双掷开关(3-1)、第二单刀双掷开关(3-2)、S极标识向上的条形磁铁(4-1)、N极标识向上的条形磁铁(4-2)、第一导电导轨(5-1)、第二导电导轨(5-2)、导体棒(6)、参照标尺(7)和木板底座(9)；

第一导电导轨(5-1)和第二导电导轨(5-2)平行且两端固定在木板底座(9)上，导体棒(6)滑动设置在第一导电导轨(5-1)和第二导电导轨(5-2)上，S极标识向上的条形磁铁(4-1)和N极标识向上的条形磁铁(4-2)并排设置在导体棒(6)下方，第一导电导轨(5-1)和第二导电导轨(5-2)之间，形成磁场；

电源(1)通过滑线变阻器(2)与第一单刀双掷开关(3-1)的动端连接，第一单刀双掷开关(3-1)的不动端一端连接第一导电导轨(5-1)，另一端连接第二导电导轨(5-2)，第二单刀双掷开关(3-2)的不动端一端连接第一导电导轨(5-1)，另一端连接第二导电导轨(5-2)，第二单刀双掷开关(3-2)的动端与电源(1)连接构成回路，参照标尺(7)设置在木板底座(9)上，与第一导电导轨(5-1)和第二导电导轨(5-2)平行。

2.根据权利要求1所述的安培力演示实验仪，其特征在于，所述S极标识向上的条形磁铁(4-1)是三块，N极标识向上的条形磁铁(4-2)是三块，三块S极标识向上的条形磁铁(4-1)与三块N极标识向上的条形磁铁(4-2)并排放置组成一块大的条形磁铁，左端为S极，右端为N极。

3.根据权利要求1所述的安培力演示实验仪，其特征在于，所述第一单刀双掷开关(3-1)的动端与第二单刀双掷开关(3-2)的动端之间通过绝缘线(8)连接。

4.根据权利要求1所述的安培力演示实验仪，其特征在于，所述电源(1)包括内置电源和外接电源，内置电源由六块1.5V的电池串联而成9V电源，外接电源通过不同输出电压的适配器外接直流电或交流电获得。

5.根据权利要求1所述的安培力演示实验仪，其特征在于，所述第一导电导轨(5-1)和第二导电导轨(5-2)是铜导轨，导体棒(6)是铜棒。

6.根据权利要求1所述的安培力演示实验仪，其特征在于，还包括三维坐标系(10)，三维坐标系(10)包括X轴、Y轴和Z轴，X轴表示导体棒(6)的受力方向，Y轴表示电流方向，Z轴表示磁场方向。