CN213183240U - 一种物理教学用电磁铁实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种物理教学用电磁铁实验装置，包括支撑板，所述支撑板的顶部安装有U型安装架，所述U型安装架的下方通过绳索安装有螺线管，所述螺线管的内侧设有铁芯，所述螺线管的下方设有螺钉，所述螺钉的下方设有台秤，所述台秤的前方安装有滑动变阻器，所述滑动变阻器的一侧安装有电流表，所述电流表的后方设有开关，且所述螺线管的线圈接口依次为第一接线端、第二接线端和公共接线端。本实用新型制作成本低，实验简单，易于操作，教学效果好，且该实验装置中的线圈匝数、电流大小和有无铁芯可以灵活改变，而传统的单个电磁铁实验难以做到，使用该实验装置可以完成多组电磁铁演示实验，推广价值高，实用性强。

Description

一种物理教学用电磁铁实验装置

技术领域

本实用新型主要涉及教学设备的技术领域，具体为一种物理教学用电磁铁实验装置。

背景技术

物理实验是物理教学过程中非常重要的一部分，它不仅可以锻炼学生的实际操作能力，还能够辅助学生理解理论知识。电磁铁实验是物理实验中一个非常重要的实验，可以解释物理学中的电磁现象。

目前，电磁铁的实验是通过手动将线圈缠绕在铁芯上，然后在线圈两端部通电，从而使得铁芯形成电磁铁，上述操作可以演示物理学中的电磁铁现象，但是其操作不规范，不能灵活演示线圈多少、电流大小等对电磁铁磁性的影响。

因此，有必要研制一种物理教学用电磁铁实验装置，便于完成多组电磁铁实验，提高教学效果。

实用新型内容

本实用新型主要提供了一种物理教学用电磁铁实验装置，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案为：

一种物理教学用电磁铁实验装置，包括支撑板，所述支撑板的顶部安装有U型安装架，所述U型安装架的下方通过绳索安装有螺线管，所述螺线管的内侧设有铁芯，所述螺线管的下方设有螺钉，所述螺钉的下方设有台秤，所述台秤的前方安装有滑动变阻器，所述滑动变阻器的一侧安装有电流表，所述电流表的后方设有开关，且所述螺线管的线圈接口依次为第一接线端、第二接线端和公共接线端。

优选的，所述开关的一侧设有学生电源。

优选的，所述第一接线端、第二接线端和公共接线端上均设有标识纸。

优选的，所述螺钉为圆柱体，所述螺钉的长度和直径分别为3.5cm和2.4cm。

优选的，所述铁芯的长度和直径分别为7cm和2cm。

优选的，所述螺线管漆包线的直径为1.00mm。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

本实用新型制作成本低，实验简单，易于操作，教学效果好，且该实验装置中的线圈匝数、电流大小和有无铁芯可以灵活改变，而传统的单个电磁铁实验难以做到，使用该实验装置可以完成多组电磁铁演示实验，推广价值高，实用性强。

以下将结合附图与具体的实施例对本实用新型进行详细的解释说明。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的实验装置电路图；

图3为图2中的A区放大图。

图中：1、支撑板；2、螺线管；21、第一接线端；22、第二接线端；23、公共接线端；24、标识纸；3、螺钉；4、U型安装架；5、台秤；6、滑动变阻器；7、电流表；8、开关；9、铁芯；10、学生电源。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更加全面的描述，附图中给出了本实用新型的若干实施例，但是本实用新型可以通过不同的形式来实现，并不限于文本所描述的实施例，相反的，提供这些实施例是为了使对本实用新型公开的内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常连接的含义相同，本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语知识为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型，本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例，请参照附图1、2和3所示，一种物理教学用电磁铁实验装置，包括支撑板1，所述支撑板1的顶部安装有U型安装架4，所述U型安装架4的下方通过绳索安装有螺线管2，通过将漆包线绕制成匝数不同的螺线管2接入电路中进行实验，螺线管2在绕制过程中可能产生的变量为，将横截面积相同的漆包线绕制成匝数不同的螺线管2接入电路中进行实验时由于线圈匝数改变，导致线圈的长度变化使螺线管2的电阻发生变化，从而造成整个电路的总电阻发生改变，所以实验操作中，当线圈匝数改变时，需调节滑动变阻器6的滑片使电路中的电流大小保持恒定，所述螺线管2的内侧设有铁芯9，所述螺线管2的下方设有螺钉3，所述螺钉3的下方设有台秤5，台秤5将其用于测量质量大小的刻度盘改装为半径为5cm，分度值为0.1N的测量压力大小的刻度盘，刻度盘选用对应长为4cm的指针，通过改装台秤5刻度盘来读出螺钉3对台秤5的压力数值，所述台秤5的前方安装有滑动变阻器6，滑动变阻器6的阻值为0-50欧，所述滑动变阻器6的一侧安装有电流表7，电流表7的量程为0---3A，所述电流表7的后方设有开关8，用导线将开关8、滑动变阻器6、电流表7和带有铁芯9的螺线管2串联在电路中，且所述螺线管2的线圈接口依次为第一接线端21、第二接线端22和公共接线端23，第一接线端21和第二接线端22的线圈匝数分别为3000匝和1500匝，将第一接线端21、第二接线端22和公共接线端23用香蕉插头接入电路中，所述开关8的一侧设有学生电源10，学生电源10的电压范围为0--12V，通过学生电源10为实验装置供电，所述第一接线端21、第二接线端22和公共接线端23上均设有标识纸24，第一接线端21、第二接线端22和公共接线端23的标识纸24分别写上3000、1500和公共端，方便辨识，所述螺钉3为圆柱体，所述螺钉3的长度和直径分别为3.5cm和2.4cm，所述铁芯9的长度和直径分别为7cm和2cm，所述螺线管2漆包线的直径为1.00mm，以电磁铁磁性强弱影响因素的实验为例，可以完成以下几个方面的教学：

首先探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响时，先按照如图2所示的原理图连接电路，使滑动变阻器6的滑片调到阻值最大的位置处，并将螺钉3放置在台秤5秤盘上的恰当位置处，将横截面积相同的漆包线绕制成匝数不同的螺线管2接入电路中进行实验，由于线圈匝数改变时，导致线圈的长度变化使螺线管2的电阻发生变化，从而造成整个电路的总电阻发生改变，所以实验操作中，当线圈匝数改变时，需调节滑动变阻器6的滑片使电路中的电流大小保持恒定，在该项实验探究中，分别采用1500匝和3000匝的线圈接入电路中完成实验操作，得出如表1所示的实验数据：

表1探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱影响的实验数据

线圈匝数	1500匝	3000匝
			有无铁芯	有	有
电流大小	0.8A	0.8A
			通电前台秤示数	3.5N	3.5N
通电后台秤示数	3.25N	2.75N
			台秤示数减少量	0.25N	0.75N

从表1的实验数据可以看出，当螺线管2中插入相同的铁芯9且通过电路的电流均为0.8A时，若接入电路中螺线管2的线圈匝数为1500匝，则台秤5示数为从通电前的3.5N变为通电后的3.25N，台秤5示数减少了0.25N；若接入电路中螺线管2的线圈匝数为3000匝，则台秤5示数为从通电前的3.5N变为通电后的2.75N，台秤5示数减少了0.55N，说明当接入电路中的螺线管2匝数增加时，螺钉3对台秤5秤盘的压力减小，表明当不同匝数的螺线管2中插入相同铁芯9并通入相同大小的电流时，线圈匝数越多的螺线管2对螺钉3的吸引力越大，从上述实验数据的分析可以得出：线圈匝数的多少是电磁铁磁性强弱的影响因素之一，当电流和铁芯9一定时，线圈匝数越多，电磁铁的磁性越强；其次，探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响时，同理，将螺钉3放置在台秤5秤盘上的恰当位置处，将不同大小的电流接入电路中进行实验，在该项实验探究中，分别将0.4A和0.8A的电流接入电路中完成实验操作，得出如表2所示的实验数据：

表2探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响的实验数据

线圈匝数	3000匝	3000匝
			有无铁芯	有	有
电流大小	0.4A	0.8A
			通电前台秤示数	3.5N	3.5N
通电后台秤示数	3.2N	2.75N
			台秤示数减少量	0.3N	0.75N

从表2的实验数据可以看出，当螺线管2中插入相同的铁芯9且接入电路中的线圈匝数均为3000匝时，若接入电路中的电流大小为0.4A，则台秤5示数为从通电前的3.5N变为通电后的3.2N，台秤5示数减少了0.3N；若接入电路中的电流大小为0.8A，则台秤5示数为从通电前的3.5N变为通电后的2.75N，台秤5示数减少了0.75N；说明当接入电路中的电流增加时，螺钉3对台秤5秤盘的压力减小，表明当相同匝数的螺线管2中插入相同铁芯9，通入不同大小的电流时，接入电路中的电流越大电磁铁对螺钉3的吸引力越大，从上述实验数据的分析可以得出：电流大小是电磁铁磁性强弱的影响因素之一，当匝数和铁芯9一定时，电流越大，电磁铁的磁性越强；最后，探究铁芯9对电磁铁磁性强弱的影响时，先按照如图2所示的原理图连接电路，使滑动变阻器6的滑片调到阻值最大的位置处，并将螺钉3放置在台秤5秤盘上的恰当位置处，将有铁芯9和无铁芯9的螺线管2接入电路中进行实验，在该项实验探究中，分别在线圈中插入铁芯9和不插入铁芯9完成实验操作，得出如表3所示的实验数据：

表3探究铁芯对电磁铁磁性强弱的影响测得的实验数据

线圈匝数	3000匝	3000匝
			有无铁芯	有	无
电流大小	0.8A	0.8A
			通电前台秤示数	3.5N	3.5N
通电后台秤示数	2.75N	3.3N
			台秤示数减少量	0.75N	0.2N

从表3的实验数据可以看出，当螺线管2中接入电路中的线圈匝数均为3000匝，电流大小均为0.8A，若接入电路中的螺线管2插入铁芯9，则台秤5示数为从通电前的3.5N变为通电后的2.75N，台秤5示数减少了0.75N；若接入电路中的螺线管2不插入铁芯9，则台秤5示数为从通电前的3.5N变为通电后的3.3N，台秤5示数减少了0.2N；说明当接入电路中的螺线管2插入铁芯9时，螺钉3对台秤5秤盘的压力减小，表明当相同匝数的螺线管2中通入相同大小的电流时，螺线管2中插入铁芯9时对螺钉3的吸引力增大，从上述实验数据的分析可以得出：有无铁芯9是电磁铁磁性强弱的影响因素之一，当匝数和电流一定时，插入铁芯9，电磁铁的磁性增强，通过这样一个实验装置的演示，既能帮助学生总结又能帮助学生拓展知识面，这样得出的结论比直接给学生结论，更具说服力，同时有利于学生对所学知识的全面总结，让其在实验的过程中收获得更多，使其思维和精神方面进一步提升。

本实用新型的具体操作方式如下：

以探究线圈匝数对电磁铁磁性强弱的影响为例，先按照如图2所示的原理图连接电路，使滑动变阻器6的滑片调到阻值最大的位置处，并将螺钉3放置在台秤5秤盘上的恰当位置处，将横截面积相同的漆包线绕制成匝数不同的螺线管2接入电路中进行实验，由于线圈匝数改变时，导致线圈的长度变化使螺线管2的电阻发生变化，从而造成整个电路的总电阻发生改变，所以实验操作中，当线圈匝数改变时，需调节滑动变阻器6的滑片使电路中的电流大小保持恒定；以探究电流大小对电磁铁磁性强弱的影响为例，同理，将螺钉3放置在台秤5秤盘上的恰当位置处，将不同大小的电流接入电路中进行实验，在该项实验探究中，分别将0.4A和0.8A的电流接入电路中完成实验操作；以探究铁芯9对电磁铁磁性强弱的影响为例，先按照如图2所示的原理图连接电路，使滑动变阻器6的滑片调到阻值最大的位置处，并将螺钉3放置在台秤5秤盘上的恰当位置处，将有铁芯9和无铁芯9的螺线管2接入电路中进行实验，在该项实验探究中，分别在线圈中插入铁芯9和不插入铁芯9完成实验操作。

上述结合附图对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的这种非实质改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种物理教学用电磁铁实验装置，包括支撑板(1)，其特征在于，所述支撑板(1)的顶部安装有U型安装架(4)，所述U型安装架(4)的下方通过绳索安装有螺线管(2)，所述螺线管(2)的内侧设有铁芯(9)，所述螺线管(2)的下方设有螺钉(3)，所述螺钉(3)的下方设有台秤(5)，所述台秤(5)的前方安装有滑动变阻器(6)，所述滑动变阻器(6)的一侧安装有电流表(7)，所述电流表(7)的后方设有开关(8)，且所述螺线管(2)的线圈接口依次为第一接线端(21)、第二接线端(22)和公共接线端(23)。

2.根据权利要求1所述的一种物理教学用电磁铁实验装置，其特征在于，所述开关(8)的一侧设有学生电源(10)。

3.根据权利要求1所述的一种物理教学用电磁铁实验装置，其特征在于，所述第一接线端(21)、第二接线端(22)和公共接线端(23)上均设有标识纸(24)。

4.根据权利要求1所述的一种物理教学用电磁铁实验装置，其特征在于，所述螺钉(3)为圆柱体，所述螺钉(3)的长度和直径分别为3.5cm和2.4cm。

5.根据权利要求1所述的一种物理教学用电磁铁实验装置，其特征在于，所述铁芯(9)的长度和直径分别为7cm和2cm。

6.根据权利要求1所述的一种物理教学用电磁铁实验装置，其特征在于，所述螺线管(2)漆包线的直径为1.00mm。

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