CN211628529U - 一种电磁学实验器材及其实验模型 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁学实验器材及其实验模型，包括基座和磁铁，其中，基座上包括可通电的通电部和用于放置磁铁的安装部，安装部位于通电部中间；磁铁为蹄形结构的拼接磁铁，拼接磁铁包括磁体、第一壳体和第二壳体，第一壳体和第二壳体的末端设有彼此对应的磁体，第一壳体和第二壳体可拆卸连接；第一壳体和第二壳体具有组合作为蹄形磁铁使用的第一状态和分离独立使用的第二状态。其优点在于，有效降低实验成本，丰富实验类型。

Description

一种电磁学实验器材及其实验模型

技术领域

本实用新型涉及课堂教育工具技术领域，尤其涉及一种安培力实验器材及其实验模型。

背景技术

磁场与电流之间的相互作用是一个重要的知识点，中学的物理教学中是必不可少的。在以往的教学过程中，仅仅只能通过教科书上的文字记载以及图形展示来对学生展开教学工作，但电磁难以通过肉眼直接观察，因此都是通过教学仪器来进行演示。

近年来也出现了一些用于辅助教学的演示工具，但是现有技术中的辅助教学的演示工具其结构相对比较复杂，给安装不便，且其永磁体均固定在工具上，不能更换形状，无法演示不同磁场下的情况，给教学带来诸多不便；且整套设备成本较高，对于学生和学校来说增加了经济负担，特别是对经济不发达地区的学生和学校来说更是如此。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种电磁学实验器材，其中的磁铁可变化形状，适用于多种实验，结构简单，成本较低。

本实用新型的目的之二在于提供一种实验模块，可利用上述电磁学实验器材进行安培力实验，辅助教学。

本实用新型的目的之三在于提供一种实验模型，可利用上述电磁学实验器材进行简易电动机教学实验，辅助教学。

本实用新型的目的之一采用如下技术方案实现：

一种电磁学实验器材，包括基座和磁铁，其中，所述基座上包括可通电的通电部和用于放置磁铁的安装部，所述安装部位于所述通电部中间；所述磁铁为蹄形结构的拼接磁铁，所述拼接磁铁包括磁体、第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体的末端设有彼此对应的所述磁体，所述第一壳体和第二壳体可拆卸连接；所述第一壳体和所述第二壳体具有组合作为蹄形磁铁使用的第一状态和分离独立使用的第二状态。

优选地，所述第一壳体和所述第二壳体均包括连接端和用于安装磁体的安装端，所述第一壳体和所述第二壳体均包括弯曲部和笔直部，所述连接端位于弯曲部上，所述安装端位于笔直部的末端；所述第一壳体和所述第二壳体拼接成蹄形后，位于所述安装端内的两个所述磁体的单极磁极相对设置，且两个所述磁体的相对面的单极磁极相反。

优选地，所述第一壳体和所述第二壳体之间设有连接组件，所述连接组件包括插槽和插块，所述插槽和所述插块中的一者设置在所述第一壳体的连接端上，另一者设置在所述第二壳体的连接端上，所述插块与所述插槽适配卡接以连接所述第一壳体和所述第二壳体。

优选地，所述插块为T型块，所述插槽的形状与所述插块相适配；所述插槽的顶部设有用于与所述插块抵接的限位板。

优选地，所述安装端上设有安装槽，所述磁体嵌入所述安装槽中；所述安装槽为“凸”形槽，第一壳体和第二壳体的安装槽相对设置，且露出所述磁体的单极磁极。

优选地，所述基座的通电部包括一对导电杆和用于通电的接线柱，所述接线柱与所述导电杆对应设置，并在所述接线柱通电之后与对应的所述导电杆构成电连接；所述安装部位于两根所述导电杆之间。

优选地，所述基座包括与所述一对导电杆的端部对应的安装台，所述一对导电杆的端部可拆卸固定在所述安装台上；所述接线柱可拆卸固定设置在导电杆其中一端的安装台上，所述接线柱包括旋钮、导电螺钉和锁紧螺母，所述导电杆其中一端的安装台上设置有与所述锁紧螺母形状大小配合的凹槽，所述凹槽内设置有供所述导电螺钉伸出的通孔，所述导电螺钉由基座下端面向上穿过通孔依次与所述锁紧螺母、旋钮螺纹配合构成所述接线柱的可拆卸固定。

优选地，所述安装部为安装槽，所述安装槽的形状与所述磁铁相适配，使所述磁铁侧立在所述安装槽中。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种实验模型，包括导电棒和上述电磁学实验器材，所述导电棒与所述通电部形成电回路，且置于所述磁铁的磁场中。

本实用新型的目的之二采用如下技术方案实现：

一种实验模型，包括转子和上述电磁学实验器材，所述转子包括导电线圈和转轴部，所述转子通过两侧的转轴部搁置在所述通电部上，且处于所述磁铁的磁场中。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的电磁学实验器材包括基座和磁铁，基座的通电部用于提供电场，磁铁用于提供磁场，采用的磁铁为蹄形结构的拼接磁铁，第一壳体和第二壳体可拆卸连接，具有组合成蹄形磁铁的状态和分离单独使用的状态，适合多种实验场合，当第一壳体或第二壳体单独与磁体结合使用时，一般作为具有单一磁极的磁铁使用，即只有一个磁极产生的磁场在起作用。拼接磁铁的磁性部分只在磁体部分，减少磁性材料的用料，大大降低成本；而采用该电磁学实验器材可以进行安培力教育实验和简易电动机教学实验，用途多样，操作简单。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电磁学实验器材的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的磁铁的结构示意图；

图3为本实用新型实施例的第一壳体和第二壳体的连接状态的示意图；

图4为本实用新型实施例的拼接磁铁的剖面结构示意图；

图5为本实用新型实施例的实验模型的结构示意图，其显示了安培力实验模型的结构；

图6为本实用新型实施例的实验模型的结构示意图，其显示了另一种安培力实验模型的结构；

图7为本实用新型实施例的实验模型的结构示意图，其显示了简易电动机实验模型的结构。

图中：10、基座；11、绝缘底座；12、导电杆；13、接线柱；131、锁紧螺母；132、导电螺钉；14、安装台；141、缺口槽；20、拼接磁铁；21、第一壳体；22、第二壳体；23、连接端；24、安装端；241、安装槽；25、笔直部；26、弯曲部；27、插块；28、插槽；281、限位板；29、磁体；291、外侧面；292、带磁面；30、导电棒；40、转子；41、导电线圈；42、转轴部。

具体实施方式

以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向”、“纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能理解为限制本实用新型的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本实用新型描述中，“数个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本实用新型中的具体含义。

参看附图1至附图7，本实用新型实施例的电磁学实验器材及其实验模块将在接下来的描述中被阐明，其中，基座与磁铁配合使用，磁铁为可拆卸的拼接磁铁，可以变化形状，满足不同实验的使用要求。

如附图1至附图4所示，一种电磁学实验器材，包括基座10和磁铁，其中，基座10上包括可通电的通电部和用于放置磁铁的安装部，安装部位于通电部中间，一般情况下，磁铁侧放在安装部，使架设在通电部上的实验件置于两个磁体29之间，置于磁场中；磁铁为蹄形结构的拼接磁铁20，拼接磁铁20包括磁体29、第一壳体21和第二壳体22，第一壳体21和第二壳体22的末端设有彼此对应的磁体29，第一壳体21和第二壳体22可拆卸连接；当第一壳体21与第二壳体22拼接时，拼接磁铁20为蹄形结构；当第一壳体21和第二壳体22分离时，一般作为具有单一磁极的磁铁使用，即只有一个磁极产生的磁场在起作用。在需要蹄形磁铁时，将两块磁体29分别装入第一壳体21和第二壳体22，而后将第一壳体21和第二壳体22组合在一起，形成蹄形磁铁；当需要单一磁极的磁场时，取用装有磁铁的第一壳体21或第二壳体22即可，如附图6所示。

放置在安装端中的磁体可以为方形磁铁、圆环形磁铁、三角形磁铁、圆形磁磁铁或其他形状的磁铁，在设置时，使磁体的单极磁极露出在安装槽中，仅单极磁极起作用。当第一壳体和第二壳体组装成蹄形结构时，两个磁体的单极磁极相对且磁极相反，单极磁极指的是磁体一面为S极或一面为N极。比如，磁体为方形磁铁时，一个侧面为S极，与之相对的另一个磁体的侧面为N极。

如附图2中所示的具体示例中，第一壳体21和第二壳体22均包括连接端23和用于安装磁体29的安装端24，第一壳体21和第二壳体22通过连接端23连接成一整体，而为了形成蹄形结构，第一壳体21和第二壳体22均包括弯曲部26和笔直部25，连接端23位于弯曲部26上，安装端24位于笔直部25的末端，第一壳体21和第二壳体22拼接成蹄形。如附图所示，当安装端24装入磁体29后，整体结构可以作为蹄形磁铁使用，且位于安装端24内的磁体29的单极磁极相对设置，且磁极相反，构成稳定磁场。

第一壳体21和第二壳体22需要长时间与磁体29接触，在一些实施例中，为了避免第一壳体21和第二壳体22被磁体29磁化或导磁，影响拼接磁铁20的正常使用，第一壳体21和第二壳体22采用非铁磁材料制成，该非铁磁材料指的是不会被磁铁磁化的材料，包括金属材料中的有色金属和非金属材料，为了降低成本第一壳体21和第二壳体22的材料可以选用木材和塑料，第一壳体21和第二壳体22可采用塑料一体注塑而成。

第一壳体21和第二壳体22之间的可拆卸连接方式有多种，比如可以采用螺纹连接、卡扣连接或插接等。若采用螺纹连接，则第一壳体21和第二壳体22的连接端23上分别设有螺纹孔和螺纹柱，通过预设螺纹的角度，保证第一壳体21和第二壳体22在旋紧之后，呈条状结构或蹄形结构。若采用卡扣连接，则第一壳体21和第二壳体22的连接端23上分别设有卡扣槽和卡块，且卡块可适当弹性形变，以便卡入或退出卡扣槽，实现第一壳体21和第二壳体22的可拆卸连接。在附图2和附图3所示的具体示例中，第一壳体21和第二壳体22采用插接的方式连接，连接方式简单，插接方便，加工精度低，容易加工，成本较低。更具体地说，第一壳体21和第二壳体22之间设有连接组件，连接组件包括插槽28和插块27，插槽28和插块27中的一者设置在第一壳体21的连接端23上，另一者设置在第二壳体22的连接端23上，插块27与插槽28适配卡接以连接第一壳体21和第二壳体22。这种连接方式较为简单，方便加工，且适合学生操作。如附图3所示，第一壳体21的连接端23包括插块27，第二壳体22的连接端23包括插槽28，且插块27为T型块，插槽28的形状与插块27相适配，插块27插入插槽28中之后，第一壳体21和第二壳体22不再相对转动，也不再相对移动，只有在插块27从插槽28中脱离，第一壳体21和第二壳体22才会彼此分离。优选地，如附图4所示，插槽28非通槽，插槽28的顶部设有用于与插块27抵接的限位板281，避免插块27在插入插槽28时直接穿过插槽28。当第一壳体21和第二壳体22构成蹄形结构时，限位板281位于蹄形结构平面部分的外表面，插槽28朝向蹄形结构内侧开设，保证蹄形磁铁的外观完整。

为了稳定安装磁体29，安装端24上设有安装槽241，磁体29嵌入安装槽241中，安装槽241的形状与磁体29的形状相适配。当磁体29为长方体时，安装槽241也为长方形槽。磁体29可以直接与安装槽241卡接，也可以采用粘合固定的方式，与安装槽241固定更牢固。安装槽241为“凸”形槽，第一壳体21和第二壳体22的安装槽241相对设置，且露出磁体29的带磁面292。

在一些实施例中，为了使拼接磁铁20的两端可以与其他磁铁吸合，如附图4所示，磁体29的外侧面291与安装端24的外侧面齐平，或，磁体29的外侧面291突出于安装端24的外侧面，而避免磁体29在吸合时被第一壳体21或第二壳体22的端部阻挡。

优选地，为了方便识别磁极，第一壳体21和第二壳体22的外表面上分别设有“S”和“N”的标识。

基座10包括绝缘底座11和其上的通电部，通电部的结构有多种，一般包括导电杆12和接线柱13，接线柱13用于与外部电源连接，使导电杆12处于通电状态，一根导电杆12对应一个接线柱13，在接线柱13通电之后与对应的导电杆12构成电连接；安装部位于两根导电杆12之间，方便拼接磁铁20置于两个导电杆12之间，在通电部中间生成磁场。如附图1所示，安装部为安装槽241，安装槽241的形状与磁铁相适配，使磁铁侧立在安装槽241中，同时使架设在两根导电杆12上的实验件置于两个磁极相反的磁体29之间，置于磁场中。

更具体地说，如附图1所示，基座10包括与所述一对导电杆12的端部对应的安装台14，安装台14设置在绝缘底座11上，一对导电杆12的端部可拆卸固定在安装台14上；接线柱13可拆卸固定设置在导电杆12其中一端的安装台14上，接线柱13包括导电螺钉132和锁紧螺母131，导电杆12其中一端的安装台14上设置有与锁紧螺母131形状大小配合的凹槽，凹槽内设置有供导电螺钉132伸出的通孔，导电螺钉132由基座10下端面向上穿过通孔与锁紧螺母131螺纹配合构成接线柱13的可拆卸固定。安装台14的顶部侧面设有供导电杆12平稳安放的缺口槽141，导电杆12两端的安装台14上的缺口槽141相对设置。

基于上述电磁学实验器材，本实用新型还提供了一种实验模型，其用于进行安培力教学实验，包括一导电棒30，导电棒30为圆柱形金属棒，在实验时，将导电棒30架设在通电的导电杆12上，导电棒30与导电杆12构成电回路，同时，导电棒30置于拼接磁铁20的两个磁极相反的磁体29之间，置于磁场中，可以观察通电的导电棒30在磁场中的状态。由此使用的磁铁为拼接磁铁20，安装槽241中放置带有磁体29的第一壳体21或第二壳体22，观察导电棒30在单一磁极的磁场中的状态。

基于上述电磁学实验器材，本实用新型还提供了一种实验模型，其用于进行简易电动机教学实验，包括一转子40，该转子40包括导电线圈41和转轴部42，导电线圈41和转轴部42均采用金属材料制成，导电线圈41可直接采用导线环绕而成。实验时，将转子40架设在通电的导电杆12上，并使转轴部42与导电杆12接触，导电线圈41置于拼接磁铁20的两个磁极相反的磁体29之间，置于磁场中，可以观察通电后转子40在磁场中的状态。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种电磁学实验器材，其特征在于，包括基座和磁铁，其中，所述基座上包括可通电的通电部和用于放置磁铁的安装部，所述安装部位于所述通电部中间；所述磁铁为蹄形结构的拼接磁铁，所述拼接磁铁包括磁体、第一壳体和第二壳体，所述第一壳体和所述第二壳体的末端设有彼此对应的所述磁体，所述第一壳体和第二壳体可拆卸连接；所述第一壳体和所述第二壳体具有组合作为蹄形磁铁使用的第一状态和分离独立使用的第二状态。

2.如权利要求1所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体均包括连接端和用于安装磁体的安装端，所述第一壳体和所述第二壳体均包括弯曲部和笔直部，所述连接端位于弯曲部上，所述安装端位于笔直部的末端；所述第一壳体和所述第二壳体拼接成蹄形后，位于所述安装端内的两个所述磁体的单极磁极相对设置，且两个所述磁体的相对面的单极磁极相反。

3.如权利要求2所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述第一壳体和所述第二壳体之间设有连接组件，所述连接组件包括插槽和插块，所述插槽和所述插块中的一者设置在所述第一壳体的连接端上，另一者设置在所述第二壳体的连接端上，所述插块与所述插槽适配卡接以连接所述第一壳体和所述第二壳体。

4.如权利要求3所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述插块为T型块，所述插槽的形状与所述插块相适配；所述插槽的顶部设有用于与所述插块抵接的限位板。

5.如权利要求2所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述安装端上设有安装槽，所述磁体嵌入所述安装槽中；所述安装槽为“凸”形槽，第一壳体和第二壳体的安装槽相对设置，且露出所述磁体的单极磁极。

6.如权利要求1至5任一所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述基座的通电部包括一对导电杆和用于通电的接线柱，所述接线柱与所述导电杆对应设置，并在所述接线柱通电之后与对应的所述导电杆构成电连接；所述安装部位于两根所述导电杆之间。

7.如权利要求6所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述基座包括与所述一对导电杆的端部对应的安装台，所述一对导电杆的端部可拆卸固定在所述安装台上；所述接线柱可拆卸固定设置在导电杆其中一端的安装台上，所述接线柱包括旋钮、导电螺钉和锁紧螺母，所述导电杆其中一端的安装台上设置有与所述锁紧螺母形状大小配合的凹槽，所述凹槽内设置有供所述导电螺钉伸出的通孔，所述导电螺钉由基座下端面向上穿过通孔依次与所述锁紧螺母、旋钮螺纹配合构成所述接线柱的可拆卸固定。

8.如权利要求1至5任一所述的电磁学实验器材，其特征在于，所述安装部为安装槽，所述安装槽的形状与所述磁铁相适配，使所述磁铁侧立在所述安装槽中。

9.一种实验模型，其特征在于，包括导电棒和如权利要求1至8任一所述的电磁学实验器材，所述导电棒与所述通电部形成电回路，且置于所述磁铁的磁场中。

10.一种实验模型，其特征在于，包括转子和如权利要求1至8任一所述的电磁学实验器材，所述转子包括导电线圈和转轴部，所述转子通过两侧的转轴部搁置在所述通电部上，且处于所述磁铁的磁场中。

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