CN213781364U - 一种多功能楞次定律演示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能楞次定律演示器，包括支架，其包括底座和支撑板，所述支撑板设置在所述底座上，所述支撑板采用透明材质；设置在所述支架上的控制装置，所述控制装置具有放大感应电流和驱动所述显示灯点亮的功能；一部分设置在所述支架上的感应线圈，所述感应线圈为闭合线圈；设置在所述感应线圈上的显示灯；所述控制装置分别与所述闭合线圈、所述显示灯电气连接。本实用新型有效地解决了传统的楞次定律演示器观察不方便和演示功能单一的问题。

Description

一种多功能楞次定律演示器

技术领域

本实用新型涉及的是物理实验设备技术领域，具体而言，尤其涉及一种多功能楞次定律演示器。

背景技术

在物理教育教学中，“磁生电”是一个重要内容，规律是如果一个闭合电路的磁通量发生变化，闭合电路就会产生电流，这个电流称为感应电流，感应电流的方向是一个重要的物理量，也是物理学的重要知识点。感应电流的方向跟磁通量的变化有关，这个规律称为楞次定律。教师在讲授“磁生电”的楞次定律内容时，传统的楞次定律演示是采用一个缠绕几百匝的多匝感应线圈串联一个电流计，然后用条形磁铁向感应线圈中插入或者抽出进行演示，并让学生观察感应电流方向与磁通量变化的关系。这种感应线圈+电流计+磁铁的器材，属于传统的楞次定律演示器，一般使用传统楞次定律演示器讲授楞次定律内容时，电流的方向需要根据电流表指针的偏转方向来对应予以确定，一般需要先拿电池产生的电流方向找到电流表指针的偏转方向，花费时间较长；传统演示器，学生要观察到感应电流的流向较困难，因为感应线圈较细，绕向不好找；传统演示器，学生要观察电流表的偏转方向较困难，因为电流表的指针较细小，偏转也不一定明显，远处的学生观察不到教师的演示，教学效率较低；同时传统楞次定律演示器使用小电流计，不便学生观察，若使用大电流计，携带又不方便；加之传统楞次定律演示器不能直观演示两线圈间的感应电流方向的关系。因此，鉴于上述方案于实际制作及实施使用上的缺失之处，而加以修正、改良，同时本着求好的精神及理念，并由专业的知识、经验的辅助，以及在多方巧思、试验后，方创设出本设计，故提供一种多功能楞次定律演示器，用于解决传统的楞次定律演示器观察不方便和演示功能单一的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种多功能楞次定律演示器，以便于解决传统的楞次定律演示器观察不方便和演示功能单一的问题。

本实用新型一种多功能楞次定律演示器可以通过下列技术方案来实现：

本实用新型一种多功能楞次定律演示器包括支架，其包括底座和支撑板，所述支撑板设置在所述底座上，所述支撑板采用透明材质；设置在所述支架上的控制装置，所述控制装置具有放大感应电流和驱动所述显示灯点亮的功能；一部分设置在所述支架上的感应线圈，所述感应线圈为闭合线圈；设置在所述感应线圈上的显示灯；所述控制装置分别与所述闭合线圈、所述显示灯电气连接。

在其中一种实施方式中，所述控制装置包括控制器和灵敏电流检测电路，灵敏电流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、芯片IC1和芯片IC2。

在其中一种实施方式中，所述芯片IC1和所述芯片IC2采用的是灵敏电流检测芯片，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电R4为平衡电阻。

在其中一种实施方式中，所述控制器为可编程的具有多个I/O贴片型单片机。

在其中一种实施方式中，所述支撑板采用亚克力板。

在其中一种实施方式中，所述感应线圈为螺旋形线圈和矩形线圈构成的闭合线圈，所述矩形线圈固定设置在所述支架上，所述螺旋形线圈设置在所述支架的外侧，所述矩形线圈与所述螺旋形线圈电气连接且支撑所述螺旋形线圈。

在其中一种实施方式中，所述显示灯为LED灯阵列或者灯带，其由多个LED灯组成，多个所述LED灯沿所述感应线圈走向固定在所述感应线圈上。

在其中一种实施方式中，本实用新型一种多功能楞次定律演示器进一步包括磁铁，所述磁铁相对于所述感应线圈靠近或者远离运动。

在其中一种实施方式中，本实用新型一种多功能楞次定律演示器进一步包括互感线圈组件，所述互感线圈组件包括手柄、互感线圈、电池、指示灯和开关；所述互感线圈设置在所述手柄的侧边；所述电池、所述指示灯、所述开关都设置在所述手柄上；所述互感线圈、所述电池、所述指示灯、所述开关串联连接。

在其中一种实施方式中，所述指示灯为白炽灯泡。

与现有技术相比，本实用新型一种多功能楞次定律演示器的有益效果为：

本实用新型一种多功能楞次定律演示器通过采用灵敏电流检测电路，能够灵敏地感应磁场的变化，并将因磁场变化产生的感应电流方向通过显示灯准确地显示出来；又通过透明支架的设计，突出主要演示内容，减少视觉干扰；由于该装置具有灵敏性、直观性、可靠性以及低成本性，通过课堂教学实践检验，它比普通实验器材更能提高学生学习兴趣和老师的教学效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本实用新型一种多功能楞次定律演示器的立体结构示意图；

图2是图1所示的本实用新型一种多功能楞次定律演示器的正面结构示意图；

图3是图1所示的本实用新型一种多功能楞次定律演示器的电路控制图；

图4是图1所示的本实用新型一种多功能楞次定律演示器的一种实施例的结构示意图；

图5是图1所示的本实用新型一种多功能楞次定律演示器的另一种实施例的结构示意图。

图中标示：11，支架；111，底座；112，支撑板；12，控制装置；13，感应线圈；14，显示灯；15，磁铁；16，互感线圈组件；161，手柄；162，互感线圈；163，电池；164，指示灯；165，开关。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和展示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描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、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图1和图2，本实用新型一种多功能楞次定律演示器可以包括支架11、控制装置12、感应线圈13和显示灯14；所述支架11包括底座111和支撑板112，所述支撑板112设置在所述底座111上，所述底座111支撑所述支撑板112；所述支撑板112采用透明材质，在本实施例中，所述支撑板112采用亚克力板，可以减少视觉干扰，方便学生从各个角度观察感应电流的显示方向，同时也具有美观的作用；所述控制装置12设置在所述支架11上，在本实施例中，所述控制装置12设置在所述支撑板112上，其分别与所述显示灯14、所述感应线圈13电气连接，所述控制装置12主要作用是放大所述感应线圈13电磁感应产生的感应电流，并驱动单片机控制所述显示灯14点亮，将感应电流的方向显示出来；所述感应线圈13为闭合线圈，其一部分设置在所述支架11上连接，其作用是产生感应电流；所述显示灯14设置在所述感应线圈13上，其作用是显示感应电流的方向；

请参阅图3，所述控制装置12包括控制器和灵敏电流检测电路，电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、芯片IC1和芯片IC2构成灵敏电流检测电路，电阻R0为闭合线圈通路上的一个检测电阻，当所述感应线圈13的产生的感应电流从1端进入，经过电阻R0从2端流出时，芯片IC1的输出端输出高电平，使三极管Q1导通，与三极管Q1相接的控制器的1脚变为低电平，单片机的7、6、5三只脚依次输出低电平，使所述显示灯14从D1到D3依次亮灭，形成流水般动态显示，其流动显示方向和感应电流的方向一致，从而实现了动态显示感应电流的方向；当所述感应线圈13产生的感应电流从2端进入，经过电阻R0从1端流出，芯片IC2的输出端输出高电平，使三极管Q2导通，与三极管Q2相接的控制器的8脚变为低电平，单片机的5、6、7三只脚依次输出低电平，使所述显示灯14从D3到D1依次亮灭，形成流水般动态显示，其流动显示方向和感应电流的方向一致，从而实现了动态显示感应电流的方向。因此，无论所述感应线圈13产生的感应电流向任何方向流动，所述显示灯14的动态显示方向都和感应电流的方向是一致的。在本实施例中，芯片IC1和芯片IC2采用的是灵敏电流检测芯片，其型号可以为MAX408SASA，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4为平衡电阻，用于调整所述感应线圈13产生的感应电流的灵敏度。所述控制器为MCU，所述控制器为可编程的具有多个I/O贴片型单片机，在本实施例中，所述控制器为可编程的8个I/O贴片型单片机。

请参阅图1和图2，在本实施例中，所述感应线圈13为一部分螺旋形线圈和矩形线圈构成的闭合线圈，所述感应线圈13的矩形线圈固定设置在所述支架11上，所述感应线圈13的螺旋形线圈设置在所述支架11的外侧，所述矩形线圈与所述螺旋形线圈电气连接且支撑所述螺旋形线圈。所述感应线圈13由单芯铜导线弯折而成，铜导线具有导电率高和硬度高特点，既用于和外部磁场产生感应电流，又起到能支撑自身重量的作用；在本实施例中，所述感应线圈13的螺旋形线圈匝数较少，只有1至4匝，使得电流走向清晰，利于学生观察规律。

请参阅图1和图2，在本实施例中，所述显示灯14为LED灯阵列或者灯带，其由多个LED灯组成，多个所述LED灯沿所述感应线圈13的走向固定在所述感应线圈13上，LED灯的颜色可以是红色、绿色、蓝色、黄色中的一种或者多种；所述显示灯14通过所述控制装置12驱动进行点亮或者熄灭。在另外一些实施例中，所述显示灯14上设置有半透明或者透明的防护管，所述防护管对所述显示灯14起到保护作用和对所述显示灯14发出的光起到散射作用，增加光的流动显示效果，优选地，所述防护管为硅胶管。

请参阅图4，在本实施例中，手拿磁铁15相对于所述感应线圈13靠近或者远离运动，所述显示灯14就以流水的方式显示所述感应线圈13所述中的感应电流方向，为了方便观察，所述控制装置12中可以加了延迟程序，所述延迟程序为现有技术，故不在此赘述，所述显示灯14的显示要延迟一定时间才熄灭；通过观察所述磁铁15相对所述感应线圈13的运动方向和感应电流的方向，就可以找到所述感应线圈13产生的感应电流的方向和磁通量变化间的关系规律，这就是物理上的楞次定律；在本实施例中，所述磁铁15为永久磁铁。

请参阅图5，在本实施例中，所述互感线圈组件16包括手柄161、互感线圈162、电池163、指示灯164和开关165；所述互感线圈162设置在所述手柄161的侧边；所述电池163、所述指示灯164、所述开关165都设置在所述手柄161上；所述互感线圈162、所述电池163、所述指示灯164、所述开关165串联连接；将所述互感线圈162平行设置在所述感应线圈13相距10cm以内在同一轴线上，当打开所述开关165的一瞬间，所述感应线圈13中立即会产生感应电流，其方向可以通过所述显示灯14动态显示出来，同时所述指示灯164被点亮，还可以看到所述感应线圈13中瞬间产生的感应电流方向跟所述互感线圈162的电流方向是相反的。一定时间后，虽然所述指示灯164还亮着，但所述感应线圈13没有感应电流，所述显示灯14熄灭；当关闭所述开关165时，在所述指示灯164刚要熄灭的瞬间，所述感应线圈13中又立即会产生感应电流，通过所述显示灯14进行动态显示，可以看到这时的所述感应线圈13产生的感应电流方向跟所述互感线圈162的电流方向相同；所述指示灯164为白炽灯泡，在本实施例中，所述指示灯164为白炽灯泡；在本实施例中，所述电池163采用微型锂电池，减小了设备的体积，同时可以利用通用手机充电器对控制电路充电，方便携带，解决了现有演示器不方便携带，电路连接杂乱的问题。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，包括支架，其包括底座和支撑板，所述支撑板设置在所述底座上，所述支撑板采用透明材质；设置在所述支架上的控制装置，所述控制装置具有放大感应电流和驱动显示灯点亮的功能；一部分设置在所述支架上的感应线圈，所述感应线圈为闭合线圈；设置在所述感应线圈上的所述显示灯；所述控制装置分别与所述闭合线圈、所述显示灯电气连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述控制装置包括控制器和灵敏电流检测电路，灵敏电流检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、芯片IC1和芯片IC2。

3.根据权利要求2所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述芯片IC1和所述芯片IC2采用的是灵敏电流检测芯片，电阻R1、电阻R2、电阻R3和电R4为平衡电阻。

4.根据权利要求2所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述控制器为可编程的具有多个I/O贴片型单片机。

5.根据权利要求1所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述支撑板采用亚克力板。

6.根据权利要求1所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述感应线圈为螺旋形线圈和矩形线圈构成的闭合线圈，所述矩形线圈固定设置在所述支架上，所述螺旋形线圈设置在所述支架的外侧，所述矩形线圈与所述螺旋形线圈电气连接且支撑所述螺旋形线圈。

7.根据权利要求1所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述显示灯为LED灯阵列或者灯带，其由多个LED灯组成，多个所述LED灯沿所述感应线圈走向固定在所述感应线圈上。

8.根据权利要求1所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，其进一步包括磁铁，所述磁铁相对于所述感应线圈靠近或者远离运动。

9.根据权利要求1所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，其进一步包括互感线圈组件，所述互感线圈组件包括手柄、互感线圈、电池、指示灯和开关；所述互感线圈设置在所述手柄的侧边；所述电池、所述指示灯、所述开关都设置在所述手柄上；所述互感线圈、所述电池、所述指示灯、所述开关串联连接。

10.根据权利要求9所述的一种多功能楞次定律演示器，其特征在于，所述指示灯为白炽灯泡。

Images