专利名称：一种电磁感应实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁学实验领域，特别涉及一种电磁感应实验仪。
背景技术：
电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势或感生电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流(感生电流)。理论和实践表明，一定长度(L)的导体，以速度(V)在一定磁感应强度(B)的匀强磁场中做切割磁感应线运动时,在B、L、V互相垂直的情况下，导体中产生的感应电动势(ε)的大小为:e=BLv，式中的单位均采用国际单位制，S卩ε的单位为伏特、B的单位为特斯拉、L的单位为米、V的单位为米每秒。磁感应电动势是一个既重要又抽象的物理量，法拉第电磁感应实验仪由底座、线圈、磁铁、导线等组成，可完成探究磁场变化、改变导线的长度、调节切割磁感应线的速度与感生电动势关系的实验。目前市场上的电磁感应实验仪器种类不多，样式基本一致:固定匀强磁场B，用一定长度L的导体以一定速度V垂直于磁场做切割感应线运动，B、L、v互相垂直，使用人员进行手工操作可简单的对产生的磁感应现象变化趋势定性的测量，能说明该实验中可产生电磁感应电动势。此类实验仪器虽然有一定的实验测试功能，但是不能实际的对影响电磁感应产生的各物理量的测量，定性而不能定量，而手工操作的误差大，无法准确的验证电磁感应电动势ε =BLv这一实验原理。
实用新型内容本实用新型提供了一种电磁感应实验仪，能够定性定量的测量所需物理量，准确完成验证实验。为达上述目的，本实用新型的技术方案具体是这样实现的:一种电磁感应实验仪，包括:底座、磁铁组、磁铁架、磁铁架支架和可调匝数线圈；所述磁铁架支架设置于所述底座上；所述磁铁架为长条形，平行于所述底座，且沿其长度方向的两端转动连接于所述磁铁架支架上；所述磁铁组包括多个磁铁单元，所述多个磁铁单元可拆卸地设置于所述磁铁架上；所述可调匝数线圈为矩形，其中矩形的一条边固定在所述底座上，且令所述磁铁架置于所述可调匝数线圈围绕的范围内。可选的，所述磁铁架上设有沿所述磁铁架长度方向均布的多个磁铁孔；所述磁铁组包含与所述磁铁孔的数量相同的多根磁铁棒，所述磁铁棒通过插入所述磁铁孔设置于所述磁铁架上。[0014]可选的，还包括矩形线圈外壳，形状与所述矩形线圈相同，用于将所述矩形线圈罩于所述矩形线圈外壳内。可选的，所述可调匝数线圈还连接有四个接线端子，所述四个接线端子分别对应不同匝数的线圈。。可选的，所述不同匝数线圈分别为O匝线圈、100匝线圈、200匝线圈、300匝线圈。可选的，所述底座上还设有动力装置，所述磁铁架通过传动装置与所述动力装置相连。可选的，所述动力装置为电动机，所述传动装置包括:设置于所述电动机的输出轴上的主动轮；设置于所述磁铁架长度方向的一端的从动轮；以及连接所述主动轮和所述从动轮的传动带。可选的，电动机外还设置有壳体，所述壳体表面上设置有电源插孔及速度控制旋钮，所述速度控制旋钮和所述电源插孔分别与所述电动机相连。可选的，所述动力装置还为手柄，所述传动装置还包括:设置于所述手柄上的主动齿轮，设置于所述磁铁架长度方向的一端的从动齿轮所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合；。 可选的，所述底座的底面还设有防滑绝缘胶垫。由上述技术方案可见，本实用新型的这种电磁感应实验仪，包括:底座、磁铁组、磁铁架、磁铁架支架和可调匝数线圈；磁铁架支架设置于底座上；磁铁架为长条形，平行于底座，且沿其长度方向的两端转动连接于磁铁架支架上；磁铁组包括多个磁铁单元，多个磁铁单元可拆卸地设置于磁铁架上；可调匝数线圈为矩形，其中矩形的一条边固定在所述底座上，且令所述磁铁架置于可调匝数线圈围绕的范围内。由于可调匝数线圈固定位置不变，转动连接的磁铁架带着磁铁组改变转动速度即可改变磁场旋转速度，也即改变线圈和磁场的相对速度V ;通过拆卸磁铁组中的磁铁单元，可以方便改变磁场B大小；可调匝数线圈可以方便改变实验中垂直于磁场且垂直于速度方向的导线长度L ;从而定性定量的测量所需物理量，准确完成验证实验，快速实现电磁感应电动势ε的实验测量。另外，磁铁架上设有沿磁铁架长度方向均布的多个磁铁孔；磁铁单元的数量与磁铁孔的数量相同，磁铁单元通过插入磁铁孔，可拆卸地设置于磁铁架上。电磁实验时可根据实验需求使用I块或多块磁铁单元；磁铁单元可拆卸，从而快速改变磁场B的大小，验证改变磁场B对于感应电动势ε的影响。在进一步的方案中，还包括矩形线圈外壳，形状与所述矩形线圈相同，用于将所述矩形线圈罩于所述矩形线圈外壳内。这一外壳使可调匝数线圈外观美观并且提高可调匝数线圈安全性。在进一步的方案中，可调匝数线圈还连接有四个接线端子，所述四个接线端子分别对应不同匝数的线圈。通过连接不同的接线端子，可定量的连接不同匝数的线圈，验证改变导线长度L对感应电动势ε的影响。在进一步的方案中，不同匝数线圈分别为O匝线圈、100匝线圈、200匝线圈、300匝线圈。进一步定量确定导线长度L的变化对感应电动势ε的影响，0、100、200、300匝数的线圈是实验中常用的匝数，更加符合常规实验需要。在进一步的方案中，底座上还设有动力装置，磁铁架通过传动装置与所述动力装置相连。通过设置动力装置及传动装置，可方便改变磁铁架的转动速度，即改变磁场的旋转速度，验证改变速度V对于感应电动势ε的影响。在进一步的方案中，动力装置为电动机，传动装置包括:设置于电动机的输出轴上的主动轮；设置于磁铁架长度方向的一端的从动轮；以及连接主动轮和从动轮的传动带。方便通过电机改变磁场旋转速度V，验证改变速度V对感应电动势ε的影响。在进一步的方案中，电机外还设置有壳体，壳体表面上设置有电源插孔及速度控制旋钮，速度控制旋钮和电源插孔分别与电机相连。不但可以提高电机使用的安全性，还可方便调节电机转速。在进一步的方案中，动力装置还为手柄，传动装置还包括:设置于手柄上的主动齿轮，设置于磁铁架长度方向的一端的从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。也可通过手柄及齿轮啮合传动，控制旋转磁场速度V，即对实验原理ε =BLv在改变单一物理量切割磁力线速度V的情况下进行验证。底座的底面还设有防滑绝缘胶垫，这样可使实验器平稳放在桌面上，又不使其与底端接触面发生导电现象，保持良好的与外部绝缘的实验测试状态。
图1为本实用新型电磁感应测量仪的示意图。附图标记:1一底座；2—磁铁组；3—磁铁架；4一磁铁架支架；5—可调阻数线圈；6—磁铁孔；7—接线端子；8—从动轮；9—主动轮；10—电源插孔；11一速度控制旋钮。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本实用新型进一步详细说明。本实用新型实施例一提供了一种电磁感应实验仪，如图1所示，为了能够定性定量的测量磁场强度B、导线长度L、导线与磁场相对运动的速度V对电磁感应电动势的影响，考虑设置方便改变物理量B、L、V的实验用具，本实用新型的这种电磁感应实验仪，包括:底座1、磁铁组2、磁铁架3、磁铁架支架4和可调匝数线圈5 ;磁铁架3支架设置于底座I上；磁铁架3为长条形，平行于底座I，且沿其长度方向的两端转动连接于所述磁铁架支架4上；磁铁组2包括多个磁铁单元，多个磁铁单元可拆卸地设置于磁铁架3上；可调匝数线圈5为矩形，其中矩形的一条边固定在底座I上，且令磁铁架3置于可调匝数线圈5围绕的范围内。由于可调匝数线圈5固定位置不变，转动连接的磁铁架3带着磁铁组2改变转动速度即可改变磁场旋转速度，也即线圈和磁场的相对速度V ;磁铁组2方便改变磁场B大小；可调匝数线圈5方便改变实验中垂直于磁场且垂直于速度方向的导线长度L ;从而定性定量的测量所需物理量，准确完成验证实验。快速实现电磁感应电动势ε的实验测量。进一步的，底座可以为正方形、长方形、圆形或其它形状。进一步的，磁铁组包含的磁铁单元可以为磁铁棒、磁铁块或其他磁铁单元。进一步的，磁铁架材质优选为铁质磁铁架，增强磁场性能，也可以为木质、塑料等其它材质。进一步的，磁铁组的磁铁单元，即可以在磁铁架中设置与磁铁单元相同数量的磁铁孔，直接将磁铁单元插入；也可以是在磁铁架表面粘贴或绑缚磁铁单元或者卡接、栓接、螺接磁铁单元。另外，可调匝数线圈可以使用滑动触头P在线圈上滑动改变线圈匝数；也可以在固定线圈长度点连接端子，不同的端子对应不同的线圈匝数；也可以为几组线圈组合使用实现线圈匝数的改变。本实用新型实施例二提供了进一步的解决方案，如图1所示:在实施例一的基础上进一步优化，磁铁架3上设有沿磁铁架3长度方向均布的多个磁铁孔；磁铁单元的数量与磁铁孔6的数量相同，磁铁单元通过插入磁铁孔6,可拆卸地设置于磁铁架3上。电磁实验时可根据实验需求使用I块或多块磁铁单元；磁铁单元可拆卸，从而快速改变磁场B的大小,验证改变磁场B对于感应电动势ε的影响。本实用新型实施例三也提供了进一步的解决方案，如图1所示:在实施例一的基础上增加矩形线圈外壳5，形状与矩形线圈5相同，将所述矩形线圈5罩于所述矩形线圈外壳5内。提高可调匝数线圈5外观美观度及安全性。并且将可调匝数线圈5还连接有四个接线端子7，四个接线端子7分别对应不同匝数的线圈。再进一步将不同匝数线圈分别设置为O匝线圈、100匝线圈、200匝线圈、300匝线圈。具体的接线端子数以及线圈匝数，可以根据实验需要灵活设置，这里设置4个接线端子以及对应的O、100,200,300匝数的线圈是实验中常用的匝数，更加符合常规实验需要。本实用新型实施例四也提供了进一步的解决方案，如图1所示:在实施例一的基础上，在底座I上还设有动力装置，磁铁架3通过传动装置与动力装置相连。动力装置为电动机，传动装置包括:设置于电动机的输出轴上的主动轮9 ;设置于磁铁架长度方向的一端的从动轮8 ;以及连接主动轮和从动轮的传动带。方便通过电动机改变磁场旋转速度V，验证改变速度V对感应电动势ε的影响。进一步使电机设置于一壳体内，壳体表面上设置有电源插孔10及速度控制旋钮11，速度控制旋钮11与电动机相连，电源插孔10与电动机相连。这样不但可以提高电机使用的安全性，还可方便调节电机转速。另外，动力装置还为手柄，传动装置还包括:设置于手柄上的主动齿轮，设置于磁铁架长度方向的一端的从动齿轮，主动齿轮与从动齿轮啮合。方便通过手柄带动主动齿轮，然后主动齿轮啮合从动齿轮，传递动力使磁铁架带动磁铁单元旋转，改变磁场旋转速度V，验证速度V的变化对感应电动势ε的影响。另外，底座的底面还设有防滑绝缘胶垫。以使实验器平稳放在桌面上，又不使其与底端接触面发生导电现象，保持良好的与外部绝缘的实验测试状态。以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型保护的范围之内。
权利要求1.一种电磁感应实验仪，其特征在于，包括:底座、磁铁组、磁铁架、磁铁架支架和可调匝数线圈； 所述磁铁架支架设置于所述底座上； 所述磁铁架为长条形，平行于所述底座，且沿其长度方向的两端转动连接于所述磁铁架支架上； 所述磁铁组包括多个磁铁单元，所述多个磁铁单元可拆卸地设置于所述磁铁架上； 所述可调匝数线圈为矩形，其中矩形的一条边固定在所述底座上，且令所述磁铁架置于所述可调匝数线圈围绕的范围内。
2.如权利要求1所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述磁铁架上设有沿所述磁铁架长度方向均布的多个磁铁孔；所述磁铁单元的数量与所述磁铁孔的数量相同，所述磁铁单元通过插入所述磁铁孔，可拆卸地设置于所述磁铁架上。
3.如权利要求1所述的电磁感应实验仪，其特征在于，还包括矩形线圈外壳，形状与所述矩形线圈相同，用于将所述矩形线圈罩于所述矩形线圈外壳内。
4.如权利要求1所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述可调匝数线圈还连接有四个接线端子，所述四个接线端子分别对应不同匝数的线圈。
5.如权利要求4所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述不同匝数线圈分别为O匝线圈、100匝线圈、200匝线圈、300匝线圈。
6.如权利要求1所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述底座上还设有动力装置，所述磁铁架通过传动装置与所述动力装置相连。
7.如权利要求6所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述动力装置为电动机，所述传动装置包括:设置于所述电动机的输出轴上的主动轮；设置于所述磁铁架长度方向的一端的从动轮；以及连接所述主动轮和所述从动轮的传动带。
8.如权利要求7所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述电动机外还设置有壳体，所述壳体表面上设置有电源插孔及速度控制旋钮，所述速度控制旋钮和所述电源插孔分别与所述电动机相连。
9.如权利要求6所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述动力装置还为手柄，所述传动装置还包括:设置于所述手柄上的主动齿轮，设置于所述磁铁架长度方向的一端的从动齿轮；所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合。
10.如权利要求1所述的电磁感应实验仪，其特征在于，所述底座的底面还设有防滑绝缘胶垫。
专利摘要本实用新型涉及电磁学实验领域，特别涉及一种电磁感应实验仪，包括底座、磁铁组、磁铁架、磁铁架支架和可调匝数线圈；磁铁架支架设置于底座上；磁铁架为长条形，平行于底座，且沿其长度方向的两端转动连接于磁铁架支架上；磁铁组包括多个磁铁单元，多个磁铁单元可拆卸地设置于磁铁架上；可调匝数线圈为矩形，其中矩形的一条边固定在所述底座上，且令磁铁架置于可调匝数线圈围绕的范围内。磁铁组方便改变磁场B大小；转动连接的磁铁架带着磁铁组改变磁场旋转速度，即改变线圈和磁场的相对速度v；可调匝数线圈方便改变实验中垂直于磁场、速度方向的导线长度L；从而定性定量的测量B、L、v，准确完成感应电动势ε=BLv的验证实验。
文档编号G09B23/18GK203038541SQ20132004669
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月28日 优先权日2013年1月28日
发明者戚雪慧 申请人:北京威成亚实验室设备有限公司