一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置的制作方法

本实用新型属于教学演示教具领域，涉及一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置。

背景技术：

在物理电学部分，讲到了磁与电磁的相关知识，在生活当中，电与磁之间也存在密切的联系，几乎所有的电器设备都应用到了磁与电磁感应的基本原理，作为一名学生，要学好这一部分知识，必须要理解好安培定则。

在中学的教学中，由于教具的缺少，学生对于磁场的相互作用和安培定则理解不足。教学讲解枯燥乏味，学生对课堂的兴趣明显不足。因此，有必要设计一种实验演示装置，该种实验演示装置可以由学生自己动手制作，可以对上述知识点进行具体化的展示，并可以加深学生对上述知识点的理解。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置，对安培定则，楞次定律以及电磁感应等物理学原理进行展示。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置，包括：用于产生电磁场的线圈轨道，包括首尾相连且匝数不同的第一线圈以及第二线圈，所述第一线圈的匝数大于所述第二线圈的匝数，所述线圈轨道呈环形设置；用于产生静磁场并在线圈轨道上同向循环运动的磁动力火车模块，包括设置在线圈轨道上并沿轨道行驶的底座、以及设置在底座上的电源和磁铁模块；

装置工作时，将所述底座放置在第二线圈上并为电源供电，所述磁铁模块产生的静磁场与所述线圈轨道产生的电磁场互相作用，使得所述底座沿所述线圈轨道同向循环运动直至电源停止供电。

可选地，所述第一线圈的两端分别设置在所述第二线圈的两端外侧表面，并与所述第二线圈固定连接。

可选地，所述第一线圈与所述第二线圈的绕行方向一致。

可选地，所述电源为1.5V的5号干电池。

可选地，所述磁铁模块包括第一磁铁与第二磁铁，所述第一磁铁与第二磁铁相同极性的一端与所述电源的正负极分别相连。

可选地，所述第一磁铁的N极与所述电源的正极相连；所述第二磁铁的N极与所述电源的负极相连。

可选地，所述第一磁铁的S极与所述电源的正极相连；所述第二磁铁的S极与所述电源的负极相连。

可选地，所述第一线圈与第二线圈均由铜质导线制成。

可选地，所述磁铁模块为钕铁硼磁体石。

可选地，所述磁铁模块呈扁圆柱状。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型中所涉及的一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置，不仅可以锻炼动手能力，同时也可以把安培定则和磁场的相互作用理解得更为透彻。发现和探究此类制作简单的小装置，能够丰富课堂教学，用探究性的内容可以激发学生学习物理的兴趣，达到事半功倍的教学效果。可以对上述知识点进行具体化的展示，并可以加深学生对上述知识点的理解。其结构简单，可以重复使用，造价低廉，具有一定的教育教学指导作用。

本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。

附图说明

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：

图1为本实用新型中所涉及的一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型中的线圈轨道的连接处侧面结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-图2，附图中的元件标号分别表示：线圈轨道1、第一线圈11、第二线圈12、磁动力火车模块2、磁铁模块21、电源22、底23。

本实用新型涉及一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置，包括：用于产生电磁场的线圈轨道1，包括首尾相连且匝数不同的第一线圈11以及第二线圈12，所述第一线圈11的匝数大于所述第二线圈12的匝数，所述线圈轨道1呈环形设置；用于产生静磁场并在线圈轨道1上同向循环运动的磁动力火车模块2，包括设置在线圈轨道1上并沿轨道行驶的底座23、以及设置在底座23上的电源22和磁铁模块21；装置工作时，将所述底座23放置在第二线圈12上并为电源22供电，所述磁铁模块21产生的静磁场与所述线圈轨道1产生的电磁场互相作用，使得所述底座23沿所述线圈轨道1同向循环运动直至电源22停止供电。

优选地，所述第一线圈11的两端分别设置在所述第二线圈12的两端外侧表面，并与所述第二线圈12固定连接；所述第一线圈11与所述第二线圈12的绕行方向一致；所述电源22为1.5V的5号干电池；所述第一线圈11与第二线圈12均由铜质导线制成；所述磁铁模块21为钕铁硼磁体石；所述磁铁模块21呈扁圆柱状。

具体地，所述磁铁模块21包括第一磁铁与第二磁铁，所述第一磁铁与第二磁铁相同极性的一端与所述电源22的正负极分别相连；在本实施例中，所述第一磁铁的N极与所述电源22的正极相连；所述第二磁铁的N极与所述电源22的负极相连；在不同的实施例中，也可以设置成如下所述的结构形式，将所述第一磁铁的S极与所述电源22的正极相连；所述第二磁铁的S极与所述电源22的负极相连。

在本实施例的具体制作过程中，采用摩擦系数较高的长直木板制作底座23，将铜质导线绕于一个直径大于磁铁模块21直径的光滑圆柱管上制成类似弹簧状的线圈轨道1，各环的铜质导线互不相碰。最后将磁铁模块21吸附于电源22两端，并将磁动力火车模块2放在匝数较少的第二线圈12上。

在本实验中，当底座23进入线圈轨道1后，由于电源22的正负极与第一磁铁以及第二磁铁同一极性处相连，由于第一磁铁及第二磁铁具有导电性，所以电源22和磁铁模块21与线圈轨道1接触的部位就形成了通路，与其连通的线圈轨道1就形成了一个电磁铁，所述磁动力火车模块2即获得行驶动力。

根据安培定则，可以判断出产生电磁场的部分左端为N极，右端为S极，与第一磁铁的N极相互排斥，与第二磁铁的N极右端的异名磁极相互吸引，在磁极的相互作用下底座23带动整体的磁动力火车模块2向右运动，并在线圈轨道1沿顺时针进行绕行。

与磁铁模块21产生的静磁场相互作用的另一磁场是由电流产生的电磁场，磁动力火车模块2运动的动力是电磁场与静磁场的相互作用力。当底座23离开第二线圈12时，只有电池负极的第二磁铁在第二线圈12中，第二磁铁通过第二线圈12的磁通量减少，由楞次定律知，第二线圈12会产生反方向的磁通量，即第二磁铁会受到一定的阻力，但是由于惯性，磁动力火车模块2可以顺利地离开第二线圈12。此处楞次定律的阻碍作用微乎其微，对磁动力火车模块2的运动几乎没有影响。

本实用新型中所涉及的一种用于演示磁力作用的磁动力火车装置，不仅可以锻炼动手能力，同时也可以把安培定则和磁场的相互作用理解得更为透彻。发现和探究此类制作简单的小装置，能够丰富课堂教学，用探究性的内容可以激发学生学习物理的兴趣，达到事半功倍的教学效果。可以对上述知识点进行具体化的展示，并可以加深学生对上述知识点的理解。其结构简单，可以重复使用，造价低廉，具有一定的教育教学指导作用。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。