旋转的液体教学实验装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种旋转的液体教学实验装置，包括圆筒形支座和用于盛放导电液体的容器以及两个直流电源，所述圆筒形支座的内腔中设置有铁芯，所述圆筒形支座的外圆周绕制有线圈，所述线圈设有中间抽头，所述线圈与第一直流电源之间设有第一控制开关、第二控制开关、第一滑动变阻器和第一电流表，所述圆筒形支座上端放置容器，所述容器的中心设有中心电极，容器的内壁圆周设有边缘电极，所述中心电极、边缘电极与第二直流电源之间设有第三控制开关、第二滑动变阻器和第二电流表。它实验现象显著且易观察，操作更方便。
【专利说明】旋转的液体教学实验装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种教学实验装置，特别涉及一种旋转的液体教学实验装置。
【背景技术】
[0002]旋转的液体现象以其直观性、生动性，往往能激发起学生做实验的兴趣，然而现有的旋转的液体实验装置通常采用蹄形磁铁产生匀强磁场，然后在玻璃皿的中心放一个圆柱形电极，沿边缘内壁放一个圆环形电极，把他们分别与电池的两极相连，然后在玻璃皿中放入导电液体，例如盐水。如图4，将玻璃皿8放置在蹄形磁铁9上，液体就会旋转起来。采用上述旋转液体实验装置有两大不足:一是蹄形磁铁产生的匀强磁场难以进行变量控制，实验现象不够明显，而且空间窄小；二是实验装置过小，操作不便，只能做演示，且不利于观察实验现象。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种旋转的液体教学实验装置，它实验现象显著且易观察，操作更方便。
[0004]本实用新型的目的是这样实现的:一种旋转的液体教学实验装置，包括圆筒形支座和用于盛放导电液体的容器以及两个直流电源，所述圆筒形支座的内腔中设置有铁芯，所述圆筒形支座的外圆周绕制有线圈，所述线圈设有中间抽头，所述线圈与第一直流电源之间设有第一控制开关、第二控制开关、第一滑动变阻器和第一电流表，所述第一控制开关用于控制通电线圈匝数，所述第二控制开关用于控制线圈与第一直流电源连接或断开以及线圈的电流方向，所述圆筒形支座上端放置容器，所述容器的中心设有中心电极，容器的内壁圆周设有边缘电极，所述中心电极、边缘电极与第二直流电源之间设有第三控制开关、第二滑动变阻器和第二电流表，所述第三控制开关用于控制中心电极、边缘电极与第一直流电源连接或断开以及中心电极、边缘电极的电流方向。
[0005]所述铁芯的直径为103.0mm,高为40.0mm。
[0006]所述圆筒形支座的内径为105.0mm,长度为70.0mm。
[0007]所述圆筒形支座的上下两轴向端均设有凸缘，所述圆筒形支座内腔设有用于支撑铁芯的凸台。
[0008]所述线圈为100匝，中间抽头在50匝线圈处。
[0009]所述第一控制开关为单刀双掷开关，第二控制开关、第三控制开关均为双刀双掷开关。
[0010]所述中心电极为圆柱形电极。
[0011]所述边缘电极为环形电极，边缘电极的圆环外径与容器的内径相同。
[0012]所述容器为圆柱形容器。
[0013]还包括支架，所述支架上设置用于电连接中心电极、边缘电极的接点，所述接点与中心电极、边缘电极通过第一导线电连接，该接点与第二直流电源通过第二导线电连接。
[0014]本实用新型的有益效果为:由于本旋转的液体教学实验装置，包括圆筒形支座和用于盛放导电液体的容器，所述圆筒形支座的内腔中设置有铁芯，所述圆筒形支座的外圆周绕制有线圈，所述线圈设有中间抽头，通过第一控制开关控制通电线圈匝数，通过第二控制开关控制线圈与第一直流电源连接或断开以及线圈的电流方向，使线圈周围产生匀强磁场。所述圆筒形支座上端放置容器，使容器位于通电螺线管产生的匀强磁场中。本实用新型用通电螺线管产生的匀强磁场代替了蹄形磁铁两极间的磁场，从而拓展了匀强磁场的空间范围，使得本实用新型除了做演示，还可以用于更多的实验。本实用新型在螺线管上做了三个电连接端点，能对通电螺线管的线圈匝数多少进行变量控制。且本实用新型还可通过调整螺线管的通电电流的大小以及方向实现匀强磁场强弱以及方向的控制，大大拓展了实验的研究深度，且通过各变量的调整可以使实验现象达到最显著的状态。且容器的体积可以不受限制，操作更方便，更利于观察实验现象。直观性较高，能帮助学生弄懂实验原理，从而牢固地获得科学知识。
[0015]所述容器的中心设有中心电极，容器的内壁圆周设有边缘电极，第三控制开关控制中心电极、边缘电极与第一直流电源连接或断开以及中心电极、边缘电极的电流方向。中心电极和边缘电极的设计制作是为了使导电液体中的电流呈平面放射状或者呈平面向心状，从而使通电液体中各处所受安培力的方向在整体上呈现顺时针方向或者逆时针方向，通电液体因此而顺时针转动或者逆时针转动。转动的快慢和方向均可变量控制。
[0016]本实用新型可以通过改变通电螺线管的电流大小方向、线圈匝数以及在螺线管中放入合适的铁芯，对所需匀强磁场的强弱和方向进行变量控制；同时对导电液体中的电流大小和方向也进行了变量控制，使得本实用新型可以用于研究电流的大小和方向对安培力的影响、匀强磁场的强弱和方向对安培力的影响影响、影响通电螺线管内磁场的强弱和方向的因素以及温度对液体导电性能的影响等。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的电路原理图；
[0018]图2为本实用新型的结构示意图；
[0019]图3为本实用新型的线圈绕制示意图；
[0020]图4为传统旋转的液体实验装置的示意图。
[0021]附图中，I为支座，11为凸缘，12为凸台，2为铁芯，3为线圈，4为容器，5为中心电极，6为边缘电极,7为支架，8为玻璃皿,9为蹄形磁铁。
【具体实施方式】
[0022]参照图1至图3，一种旋转的液体教学实验装置，包括圆筒形支座I和用于盛放导电液体的容器4以及两个直流电源。圆筒形支座是塑料的，要求这种材料必须质地坚硬。两个直流电源分别为第一直流电源和第二直流电源。两个直流电源均为电压可调的直流电源。第一直流电源为输出电流为3A、电压16V内可调的直流电源。第二直流电源为输出电流为10A、电压24V内可调的直流电源。所述容器为圆柱形容器。所述圆筒形支座I的上下两轴向端均设有凸缘11，所述圆筒形支座内腔设有用于支撑铁芯的凸台12。所述圆筒形支座的内腔中设置有铁芯2。所述圆筒形支座的直径为105.0mm，长度为70.0mm0为限制通过线圈的电流不超过3A，又能获得较强的磁场，经多次实验所述铁芯的直径为103.0_，高为40.0mm效果为佳。所述圆筒形支座的外圆周绕制有线圈3,形成螺线管。本实施例的螺线管的线圈可以采用直径为1.2mm的铜丝，绕线圈时每匝的绕向注重更加水平一致，彼此之间更强化绝缘。所述线圈设有中间抽头。所述线圈为100匝，中间抽头在50匝线圈处。当然本实用新型还可设置多个中间抽头，或中间抽头的位置可以根据实验需要变动。所述线圈与第一直流电源之间设有第一控制开关、第二控制开关、第一滑动变阻器和第一电流表，所述第一控制开关用于控制通电线圈匝数，所述第二控制开关用于控制线圈与第一直流电源连接或断开以及线圈的电流方向。与螺线管串联了滑动变阻器和直流电流表，以便限制电流过大和显示电流值。所述圆筒形支座上端放置容器。将铁芯放在圆筒形支座内后，再将容器支撑在铁芯上。中心电极、边缘电极不必与容器固定。在做实验时，线圈通电后，中心电极螺钉就被铁芯牢牢吸住，这样中心电极、边缘电极就能稳固地保持应有距离，是不至于相碰的，能确保实验安全。所述中心电极可以采用螺钉，方便与第一导线连接。所述容器的中心设有中心电极5，容器的内壁圆周设有边缘电极6。所述边缘电极为环形电极。所述中心电极为圆柱形电极。所述边缘电极为环形电极，边缘电极的圆环外径与容器的内径相同。所述中心电极、边缘电极与第二直流电源之间设有第三控制开关、第二滑动变阻器和第二电流表，所述第三控制开关用于控制中心电极、边缘电极与第一直流电源连接或断开以及中心电极、边缘电极的电流方向。与液体中的中心电极、边缘电极也串联了滑动变阻器和直流电流表，以便限制电流过大和显示电流值。第一、二电流表可以采用量程为5A的直流电流表。
[0023]本教学实验装置还包括支架7，所述支架7上设置用于电连接中心电极、边缘电极的接点，所述接点与中心电极、边缘电极通过第一导线电连接，该接点与第二直流电源通过第二导线电连接。支架的作用是:一是进一步使中心电极、边缘电极能稳固地保持应有距离，不至于相碰；二是突显中心电极、边缘电极及其引起的实验现象的直观观察。给中心电极、边缘电极通电的导线应该明显分开，是为了便于观察。
[0024]所述第一控制开关为单刀双掷开关。所述第二控制开关、第三控制开关均为双刀双掷开关。
[0025]本实用新型的设计运用了控制变量法和半定量研究法。依据的原理有:电流的大小和方向对安培力的影响、匀强磁场的强弱和方向对安培力的影响、影响通电螺线管内磁场的强弱和方向的因素以及温度对液体导电性能的影响等。本实用新型用通电螺线管(线圈)内的匀强磁场代替了蹄形磁铁两极间的磁场，从而拓展了匀强磁场的空间范围，使得本实用新型除了做演示，还可以用于更多的实验。本实用新型在螺线管上做了三个电连接端点，能对通电螺线管的线圈匝数多少进行变量控制。且本实用新型还可通过调整螺线管的通电电流的大小以及方向实现匀强磁场强弱以及方向的控制，大大拓展了实验的研究深度，且通过各变量的调整可以使实验现象达到最显著的状态。且容器的体积可以不受限制，操作更方便，更利于观察实验现象。
[0026]中心电极和边缘电极的设计制作是为了使导电液体中的电流呈平面放射状或者呈平面向心状，从而使通电液体中各处所受安培力的方向在整体上呈现顺时针方向或者逆时针方向，通电液体因此而顺时针转动或者逆时针转动。转动的快慢和方向均可变量控制。实验表明:液体的导电性能受温度的影响特别大，实验开始由于温度较低，液体的电阻很
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【权利要求】
1.一种旋转的液体教学实验装置，其特征在于:包括圆筒形支座和用于盛放导电液体的容器以及两个直流电源，所述圆筒形支座的内腔中设置有铁芯，所述圆筒形支座的外圆周绕制有线圈，所述线圈设有中间抽头，所述线圈与第一直流电源之间设有第一控制开关、第二控制开关、第一滑动变阻器和第一电流表，所述第一控制开关用于控制通电线圈匝数，所述第二控制开关用于控制线圈与第一直流电源连接或断开以及线圈的电流方向，所述圆筒形支座上端放置容器，所述容器的中心设有中心电极，容器的内壁圆周设有边缘电极，所述中心电极、边缘电极与第二直流电源之间设有第三控制开关、第二滑动变阻器和第二电流表，所述第三控制开关用于控制中心电极、边缘电极与第一直流电源连接或断开以及中心电极、边缘电极的电流方向。
2.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述铁芯的直径为103.0mm,高为 40.0mm。
3.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述圆筒形支座的内径为105.0mm,长度为70.0mm。
4.根据权利要求1或3所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述圆筒形支座的上下两轴向端均设有凸缘，所述圆筒形支座内腔设有用于支撑铁芯的凸台。
5.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述线圈为100匝，中间抽头在50匝线圈处。
6.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述第一控制开关为单刀双掷开关，第二控制开关、第三控制开关均为双刀双掷开关。
7.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述中心电极为圆柱形电极。
8.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述边缘电极为环形电极，边缘电极的圆环外径与容器的内径相同。
9.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:所述容器为圆柱形容器。
10.根据权利要求1所述的旋转的液体教学实验装置，其特征在于:还包括支架，所述支架上设置用于电连接中心电极、边缘电极的接点，所述接点与中心电极、边缘电极通过第一导线电连接，该接点与第二直流电源通过第二导线电连接。
【文档编号】G09B23/18GK204087643SQ201420498574
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】周勇, 杨切吾, 蒋嘉宾, 王小琦, 曾庆鹏, 梁启于 申请人:重庆市丰都中学校