专利名称：螺线管磁场演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型是定性研究通电螺线管产生的磁场与那些因素有关系的演示仪器，尤
其是能进行探究通电螺线管内部磁场的方向和强弱。应用于初中、高中物理演示实验。
背景技术：
目前，有关通电螺线管磁场的实验仪器有以下三类 —是中学在教学上用的实验仪器。通过观察通电螺线管产生的磁场吸引大头针或
曲别针的多少判断磁场的强弱，或者根据磁场对弹簧形变的程度，来研究通电螺线管产生
的磁场与那些因素有关系，通过观察小磁针的指向来判断产生磁场的方向。这样进行实验
效果不够理想，不能观察到已经制作好的一般螺旋管的内部磁场大小和方向。 二是大学和科研部门开发设计的仪器，通过利用霍耳元件来定量研究通电螺线管
产生的磁场。中学主要是定性研究通电螺线管产生的磁场，利用这样的仪器进行实验成本
高，不适宜进行中学实验。 三是有的开发的定性研究通电螺线管产生的磁场的仪器和实验设计，主要是不能 观察到电螺线管产生的磁场的方向，也不能探究通电螺线管内部磁场的方向和强弱。 为了克服现有的研究通电螺线管磁场的实验仪器的问题，本实用新型提供一种能 定性研究通电螺线管产生的磁场与那些因素有关系，并且能进行探究通电螺线管内部磁场 的力向和强弱的演示仪器，提高实验的可见度和实验效果。并且对螺线管进行改进，增强实 用性。
发明内容本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是 根据在平行力作用下物体平衡和稳定平衡原理设计指针系统的。根据磁极之间的 相互作用设计磁场探针，磁极之间的相互作用使指针系统偏转，根据指针系统偏转情况确 定磁场的方向和强弱。对螺线管的进行改进，增强实用性。i 、指针系统在受到探针重力、平衡杆重力、平衡螺母重力、磁场力几个平行力和轴
的力作用下绕转轴转动。根据在平行力作用下物体的平衡和稳定平衡原理设计指针系统， 指针系统重心设计在转轴的正下方，使指针处于稳定平衡状态。这样制做出来的仪器稳定 程度高，调节指针系统方便，实验效果好，并为研究螺线管内部磁场情况创造条件。 2、根据磁极之间的相互作用设计磁场探针，通过指针系统的偏转，不但可以判断
磁场的方向，还可以判断磁场的强弱，并且提高了实验效果。本实用新型利用自制的磁场探 针，可以探究通电螺线管内部磁场的方向和强弱。解决利用小磁针来研究螺线管内部磁场 的不方便的问题。磁场探针与指针系统的横梁的连接设计为能转动的轴，这样可以使磁场 探针与螺线管轴平行，解决了探究通电螺线管内部的磁场情况的难题。 3 、螺线管的设计的改进。 ①将实验要用多种不同线圈匝数的螺线管，合并成一个螺线管，通过中间抽头经过合理的组合来实现有规律的多种不同线圈匝数的目的，这样进行实验降低成本，实验操 作方便。②在螺线管两端边缘去掉一小部分，可以增加螺线管在平放时的稳定性能。
以下结合附图和对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的螺线管磁场演示仪原理图。 图2是螺线管磁场演示仪原理图(俯视图)。 图3是螺线管设计图。 图4是螺线管线圈组合表。 图5是指针系统原理图。
图1、图2中，①指针②指针系统平衡螺母③指针系统转轴④磁场探针与指针 系统活动连接轴⑤磁场探针已知极性磁铁⑥螺线管⑦接线盒⑧刻度盘⑨滑动变阻 器。 图5中，①指针②平衡螺母③转动轴④磁场探针与指针系统活动连接轴 磁 场探针连接杆⑥已知磁极的小磁铁。
具体实施方式本实用新型设计制作方法和使用方法 1、本实用新型的磁场的方向和强弱是根据磁极之间的相互作用原理进行设计，磁 场探针下面放上已知磁极的小磁铁，磁场的方向由指针偏转的方向来进行判断，磁场的强 弱由指针系统偏转角度的大小进行判断。 如果磁场探针下面的已知小磁铁下面是S极，如果指针是向上偏转，则该处的磁 场的方向是向上的。否则磁场的方向是向下的。 2、本实用新型磁场探针与指针系统的横梁的连接设计为能转动的轴，这样可以使 磁场探针与螺线管轴平行，解决了探究通电螺线管内部的磁场情况的难题。通过观察指针 系统偏转情况定性判断磁场大小和方向。 3、螺线管在设计上有两个改进。 ①将多种不同线圈匝数的螺线管，合并成一个螺线管，通过中间抽头经过合理的 组合，来实现有规律的多种不同匝数的线圈。第一中间抽头在N匝线圈处，第二中间抽头在 2N匝线圈处，第三中间抽头在4N匝线圈处，其他中间抽头按此规律进行，经过合理的组合 就可以得到一组是N匝数线圈整数倍的螺旋管。②在螺线管两端边缘去掉直径的1/10—— 1/20—小部分，可以增加螺线管在平放时的稳定性能。 本实用新型的有益效果是，在研究通电螺旋管产生磁场大小的同时，可以判断产 生磁场的方向结构简单，现象明显。
权利要求一种螺线管磁场演示仪，包含指针系统和螺线管，指针系统其特征在于有磁场探针，磁场探针的下方放上已知磁极的小磁铁，指针系统的重心设计在转轴的正下方，螺线管其特征在于将多种不同线圈匝数的螺线管，合并成一个螺线管，通过中间抽头经过合理的组合实现有规律的多种不同匝数的线圈，在螺线管两端边缘去掉直径的一小部分。
2. 根据权利要求1所述的螺线管磁场演示仪，指针系统特征在于磁场探针与指针系统 的横梁的连接设计为能转动的轴，指针系统平衡时使磁场探针与螺线管轴平行。
3. 根据权利要求1所述的螺线管磁场演示仪，螺线管特征在于第一中间抽头在N匝线 圈处，第二抽头在间隔2N匝处，第三抽头在间隔4N匝处，按上述方法以前匝数的2倍规律 进行其他的抽头。
专利摘要本实用新型是根据在平行力作用下有固定轴转动的物体平衡和稳定平衡原理设计指针系统。用磁场探针系统的偏转角度来定性研究通电螺线管产生的磁场人小和方向。本实用新型可以探究通电螺线管内部磁场方向和研究改变螺线管线圈匝数、通过的电流大小与螺线管内部磁场强弱的关系。磁场探针与指针系统的横梁的连接设计为能转动的轴，这样可以使磁场探针与螺线管轴平行，本实用新型对螺线管进行改进，通过中间抽头经过合理组合，实现有规律的多种不同匝数的线圈，在螺线管两端去掉一小部分，增加螺线管在平放时的稳定性能。本实用新型在研究通电螺旋管产生磁场大小的同时，可以判断产生磁场的方向。结构简单，现象明显。应用于初中、高中物理演示实验。
文档编号G09B23/18GK201540670SQ20092009966
公开日2010年8月4日 申请日期2009年4月24日 优先权日2009年4月24日
发明者李洪婧, 李秋君, 李金祥 申请人:李金祥;李秋君;李洪婧