CN208569959U - 一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，包括底座，底座包括底板，底板中部向上延伸形成方形腔体，方形腔体内部通过至少四个双通螺柱将PCB板安装于底板上，方形腔体上部盖有底座盖板，底座盖板上表面安装有初级线圈，初级线圈顶部安装有至少三根支撑柱，支撑柱上固定有具有中心通孔的支撑板，支撑板中心通孔的位置插入其轴线与初级线圈轴线重合的次级线圈，次级线圈内部插入有传感器探头，传感器探头底部到达初级线圈内部。本实用新型简单同时能高精度测量出磁通量变化率与感生电动势关系。

Description

一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，属于教学实验器材技术领域。

背景技术

电磁感应定律也叫法拉第电磁感应定律，电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象，例如，闭合电路的一部分导体在磁场里做切割磁感线的运动时，导体中就会产生电流，产生的电流称为感应电流，产生的电动势(电压)称为感应电动势。

据申请人了解，目前在教学中使用的法拉第电磁感应实验装置有很多，但大部分产品鲜见数字化模式，不但不能使得图像清晰展示，而且磁通量变化不均匀。大部分产品只能测出磁通量与感生电动势相关，很难定量测试出磁通量的变化率与感生电动势的关系。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种方便，简单同时能高精度测量出磁通量变化率与感生电动势关系的数字化法拉第电磁感应定律实验装置。

本实用新型技术方案具体如下：一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，包括底座，底座包括底板，底板中部向上延伸形成方形腔体，方形腔体内部通过至少四个双通螺柱将PCB板安装于底板上，方形腔体上部盖有底座盖板，底座盖板上表面安装有初级线圈，初级线圈顶部安装有至少三根支撑柱，支撑柱上固定有具有中心通孔的支撑板，支撑板中心通孔的位置插入其轴线与初级线圈轴线重合的次级线圈，次级线圈内部插入有传感器探头，传感器探头底部到达初级线圈内部，通过传感器测出电压、磁场的方向和大小变化。次级线圈内部还包括有底部固定于底座盖板上表面中心位置的铁芯，强化磁场强度。

进一步地，铁芯的轴线与初级线圈、次级线圈的轴线重合。

进一步地，传感器探头集成有微电压传感器和磁场传感器。

进一步地，初级线圈的两端分别固定于位于底座盖板的第一、第二接线柱上，实验时连接智能电源，智能电源为渐变式电流电压。

进一步地，方形腔体内设置有电池，以实现无线蓝牙功能。

进一步地，PCB板通过导线连接位于底座后方的USB接口。

进一步地，底板两侧向下弯曲延伸。

进一步地，初级线圈和次级线圈均为闭合线圈。

进一步地，传感器探头外表面套接有护套线，护套线外露于装置外的外表面套接有蛇纹管。

进一步地，传感器探头包括磁场手柄、磁场手柄帽、传感器以及连接传感器的护线套，磁场手柄是一个长圆柱体套筒，磁场手柄帽在下方紧扣住磁场手柄。磁场手柄与磁场手柄帽均为ABS材料。传感器装在磁场手柄里最下方，通过护线套连接，最后连接在PCB板子上。实验时，将磁场手柄插入次级线圈里，下端与铁芯自然接触即可。

本实用新型的有益效果是：1)结构简单，不需要外接电流表或电压表即可工作。2)工作时，只需调节外接电流电压的幅度，便可绘制出图像，定量的检测出磁通量变化率与感生电动势的关系，实现实验教学中的数字化。3)本实用新型工作中只需要连接电源，配合专用软件，操作简单。

附图说明

图1为本实用新型一个实施例的结构示意图。

图2为图1中B方向的剖视图。

图3为本实用新型的剖视图。

图4为图3中A方向的剖视图。

图5为本实用新型实施例的主视图。

图6为本实用新型中传感器探头的结构示意图。

其中：1底板，2方形腔体，3底座盖板，4锁紧螺丝，5十字盘头螺钉，6支撑柱，7次级线圈，8支撑板，9第一接线柱，10第二接线柱，11双通螺柱，12PCB板，13铁芯，14护套线，15磁场手柄，16磁场手柄帽，17第一导线，18第二导线19蛇纹管20初级线圈21传感器探头。

具体实施方式

实施例1

本实用新型提供一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其结构如图1所示，包括底座，底座包括底板1，底板中部向上延伸形成方形腔体2，方形腔体2内部通过至少四个双通螺柱11将PCB板12安装于底板1上，方形腔体2上部盖有底座盖板3，底座盖板通过锁紧螺丝4与方形腔体固定连接。底座盖板上表面安装有初级线圈20，初级线圈顶部安装有至少三根支撑柱6，支撑柱上固定有具有中心通孔的支撑板8，支撑柱与支撑板通过十字盘头螺钉5固连。支撑板中心通孔的位置插入其轴线与初级线圈轴线重合的次级线圈7，次级线圈7内部插入有传感器探头21，传感器探头21底部到达初级线圈内部，次级线圈内部还包括有底部固定于底座盖板上表面中心位置的铁芯13。铁芯13的轴线与初级线圈、次级线圈的轴线重合。传感器探头21集成有微电压传感器和磁场传感器。初级线圈的两端的第一导线17和第二导线18分别连接于位于底座盖板的第一接线柱9、第二接线柱10上。方形腔体内设置有电池。PCB板12通过导线连接位于底座后方的USB接口。底板两侧向下弯曲延伸。初级线圈和次级线圈均为闭合线圈。传感器探头外表面套接有护套线14，护套线外表面套接有蛇纹管19。传感器探头包括磁场手柄15、磁场手柄帽16、传感器以及连接传感器的护线套14，磁场手柄是一个长圆柱体套筒，磁场手柄帽在下方紧扣住磁场手柄。磁场手柄与磁场手柄帽均为ABS材料。传感器装在磁场手柄里最下方，通过护线套连接，最后连接在PCB板子上。实验时，将磁场手柄插入次级线圈里，下端与铁芯自然接触即可。

本实用新型USB接口连接外接相配套的PC端，其工作原理为：通过改变初级线圈当中的电流，从而改变其回路当中的磁通量，然后次级线圈当中产生感生电动势。将智能电源连接接线柱，然后将波形调节到三角波，幅度调到最大，斜率都置于底部，点击PC端软件中的“开始”按钮，磁场和感生电动势的波形显示在软件上。当磁通量变化越快时，所产生的感生电动势越大，其磁通量的变化率和感生电动势的关系为一条过原点的直线，即说明磁通量的变化率和感生电动势的关系为正比关系。

除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：包括底座，所述底座包括底板，所述底板中部向上延伸形成方形腔体，所述方形腔体内部通过至少四个双通螺柱将PCB板安装于底板上，所述方形腔体上部盖有底座盖板，所述底座盖板上表面安装有初级线圈，所述初级线圈顶部安装有至少三根支撑柱，所述支撑柱上固定有具有中心通孔的支撑板，所述支撑板中心通孔的位置插入其轴线与初级线圈轴线重合的次级线圈，所述次级线圈内部插入有传感器探头，所述传感器探头底部到达初级线圈内部，所述次级线圈内部还包括有底部固定于底座盖板上表面中心位置的铁芯。

2.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述铁芯的轴线与初级线圈、次级线圈的轴线重合。

3.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述传感器探头集成有微电压传感器和磁场传感器。

4.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述初级线圈的两端分别固定于位于底座盖板的第一、第二接线柱上。

5.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述方形腔体内设置有电池。

6.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述PCB板通过导线连接位于底座后方的USB接口。

7.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述底板两侧向下弯曲延伸。

8.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述初级线圈和次级线圈均为闭合线圈。

9.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述传感器探头外表面套接有护套线，所述护套线外露于装置外的外表面套接有蛇纹管。

10.根据权利要求1所述的一种数字化法拉第电磁感应定律实验装置，其特征在于：所述传感器探头包括磁场手柄、磁场手柄帽、传感器以及连接传感器的护线套。