CN207115825U - 一种洛伦兹力演示教具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种洛伦兹力演示教具，其特征在于：包括支架和设置在所述支架上的上水槽、下水槽、双电源、励磁线圈，所述上水槽和下水槽中装有导电液，所述上水槽的中心连通一根竖直设置的出水管，上水槽中的导电液从出水管流出形成水柱落入下水槽中，所述双电源接出一组导线，其中，一根导线接入上水槽中的导电液中，另一根导线接入上水槽中的导电液中，所述双电源接出另一组导线连接到励磁线圈上，所述励磁线圈位于上水槽和下水槽之间，下水槽中设置有水泵和上水管，上水槽中设置有溢水管和激光器。该洛伦兹力演示教具具有演示效果明显，观察容易，调节简单方便等优点。

Description

一种洛伦兹力演示教具

技术领域

本实用新型涉及物理教学演示教具技术领域，具体涉及一种洛伦兹力演示教具。

背景技术

在高中物理的电磁学中洛伦兹力占据重要地位。在教学过程中发现学生容易将安培力与洛伦兹力之间的关系搞混淆，教师在讲解时需要让学生理解安培力是洛伦兹力的宏观表现，要突出强调只有在导体静止时洛伦兹力的合力才是导体所受安培力，因此学生对洛伦兹力的理解必须明确才能理清安培力与洛伦兹力之间的关系。由于洛伦兹力比较抽象所以演示洛伦兹力相关的实验演示仪器一直被大家重视。洛伦兹力是磁场对带电粒子的作用力，一般难以直接观察。过去一般采用阴极射线管结合磁场，利用电子射线的变化来验证洛伦兹力，但这样只能演示带电粒子在磁场中受力的作用，而不能定性证明洛伦兹力F与磁场B、带电粒子q以及带电粒子速度v之间的关系。演示效果虽然明显，但学生对影响洛伦兹力的相关因素理解却不够深刻。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术中的不足，提供一种洛伦兹力演示教具。该洛伦兹力演示教具具有仪器操作简单，演示效果明显的优点。

本实用新型的目的是通过以下技术手段实现的：一种洛伦兹力演示教具，其特征在于：包括支架和设置在所述支架上的上水槽、下水槽、双电源、励磁线圈，所述上水槽和下水槽中装有导电液，所述上水槽的中心连通一根竖直设置的出水管，上水槽中的导电液从出水管流出形成水柱落入下水槽中，所述双电源接出一组导线，其中，一根导线接入上水槽中的导电液中，另一根导线接入下水槽中的导电液中，所述双电源接出另一组导线连接到励磁线圈上，所述励磁线圈位于上水槽和下水槽之间，下水槽中设置有水泵和上水管，上水槽中设置有溢水管和激光器。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：(1)借助激光器观察红色的水流的偏转角度来判断洛伦兹力的大小和方向，演示效果明显，观察容易；(2)演示仪通过改变励磁电流来改变B的大小和方向，调节简单方便；(3)通过改变导电液的浓度或接入导电液的电流大小来改变带电离子的q值，方法简单效果好；(4)通过调节溢水管的高度来改变水流的流速进而改变带电离子的运动速度v，设计巧妙。

附图说明

图1洛伦兹力演示教具的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1中所示的本实用新型的结构示意图，一种洛伦兹力演示教具，其特征在于：包括支架1和设置在所述支架1上的上水槽2、下水槽3、双电源4、励磁线圈5，所述上水槽2和下水槽3中装有导电液6，所述上水槽2的中心连通一根竖直设置的出水管7，上水槽2中的导电液6从出水管7流出形成水柱12落入下水槽3中，所述双电源4接出一组导线8，其中，一根导线接入上水槽2中的导电液6中，另一根导线接入下水槽3中的导电液6中，所述双电源4接出另一组导线连接到励磁线圈5上，所述励磁线圈5位于上水槽2和下水槽3之间，下水槽3中设置有水泵9和上水管13，上水槽2中设置有溢水管10和激光器11。

仪器有上下2个盛水槽，下水槽中安放一水泵，可将下水槽中的导电液抽到上水槽中，上水槽中安放一根溢水管，通过改变溢水管的高度就可改变导电水流流出时的流速v。在上水槽上还放置了1只红色激光器，将激光器对准出水管的中心，这样从出水管流出的水流加上红色激光更便于观看，当导电液在磁场中受到洛伦兹力时导光水流就会发生偏转，红色激光也将随着水流偏转，这样就可看到一条红色偏转水流从而很好地演示导电液受到洛伦兹力作用。

演示时，首先将一定浓度的导电液倒入下水槽中，水深大约为下水槽高度的2/3，调节好上水槽溢水管的高度，然后开启水泵将下水槽的带电液抽到上水槽中，当溢水管开始溢水时，从出水管流出的水流的流速v保持稳定。开启激光器，将励磁线圈通电，同时给上下溢水槽通电。当导电水流从出水管流出时会进入励磁线圈建立的磁场中，水中的带电离子在磁场中就会受到洛伦兹力的作用，水流在该作用下发生偏转，由于全反射红色激光也随着水流发生偏转，红色激光也跟着水流发生偏转，所以这时在仪器前方就会看到1条弯曲的红色水流，从而证明运动的带电离子在磁场中会受到洛伦兹力的作用。增大励磁电流，会观察到红色水流偏转角度增大，说明磁场越强带电离子所受洛伦兹力越大，改变励磁电流的方向红色水流的偏转方向也跟着改变，通过观察到的实验现象说明洛伦兹力与B的大小和方向有关；增大接入导电液的电流或增大导电液的浓度会观察到红色水流的偏转角度也更大，该实验现象说明洛伦兹力的大小与q有关，q越大洛伦兹力就越大；调节溢水管的高度，溢水管越高水流的流速v就越大，这时可观察到红色水流偏转更大，此实验现象说明洛伦兹力的大小与v有关，v越大洛伦兹力就越大。

总之，本实用新型提供了一种洛伦兹力演示教具。以上所述，仅为本实用新型的一部分具体实施方式，本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种洛伦兹力演示教具，其特征在于：包括支架(1)和设置在所述支架(1)上的上水槽(2)、下水槽(3)、双电源(4)、励磁线圈(5)，所述上水槽(2)和下水槽(3)中装有导电液(6)，所述上水槽(2)的中心连通一根竖直设置的出水管(7)，上水槽(2)中的导电液(6)从出水管(7)流出形成水柱(12)落入下水槽(3)中，所述双电源(4)接出一组导线(8)，其中，一根导线接入上水槽(2)中的导电液(6)中，另一根导线接入下水槽(3)中的导电液(6)中，所述双电源(4)接出另一组导线连接到励磁线圈(5)上，所述励磁线圈(5)位于上水槽(2)和下水槽(3)之间，下水槽(3)中设置有水泵(9)和上水管(13)，上水槽(2)中设置有溢水管(10)。

2.如权利要求1所述的洛伦兹力演示教具，其特征在于：所述上水槽(2)中还设置有激光器(11)。