一种测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪的制作方法

本实用新型涉及物理学中电学与磁学的技术领域，特别是指一种测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪。

背景技术：

目前，磁场分布、电磁感应定律、楞次定律是大学物理必学的几个电磁学的内容，几乎所有大学生都会进行这几个知识点的学习，学生多以学习理论为主，理论虽然不难掌握，但这几个理论结合在一起容易将概念混淆，死记硬背显然不是一个有效的方法。通电导线周围存在磁场，线圈外部和线圈内部的磁场分布，其磁场方向由右手螺旋定则来判断法，拉第电磁感应定律感应电流的方向与感应电流产生的磁场方向。这几个“电生磁”与“磁生电”的概念再加上楞次定律的复杂表述是学习这几个理论的难点所在。

技术实现要素：

本实用新型针对现有技术问题提供一种测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪。该演示仪运用到物理实验教学中，涉及到了上述的易混淆的知识点，在学生进行过相应理论学习之后可进行实验演示，让学生主动去思考探索其中的基本原理，加深对上述理论的理解，让学生对知识点理解的更加透彻更加深刻，不易于忘记。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

该实验演示仪包括亚克力板、线圈轨道、凹槽轨道、矩形线圈、语音控制开关、单刀单掷开关、强磁铁、电池及测试仪器，亚克力板为底座，亚克力板上放置线圈轨道和凹槽轨道，凹槽轨道和线圈轨道相连形成完整的环形轨道，环形轨道中穿入矩形线圈，轨道旁装有语音控制开关与单刀单掷开关，语音控制开关与单刀单掷开关通过导线与环形轨道相连，两边吸上强磁铁的电池在环形轨道上运行，测试仪器通过导线与环形轨道相连。

其中，亚克力板厚度为4-7mm。

线圈轨道为环形轨道的弯道部分，线圈轨道为铜线绕成线圈置于硅胶管或亚克力管中制得；所述凹槽轨道为环形轨道的直线部分，凹槽轨道由铜线绕在硅胶管上制得。硅胶管内径为25mm，外径为35mm，壁厚为5mm。

矩形线圈为漆包线绕制而成，矩形线圈内径为0.9-1.0mm。

线圈轨道和凹槽轨道的铜线均为裸铜线，线圈轨道和凹槽轨道的内径为0.9-1.0mm。

凹槽轨道由两根绕有螺旋管的硅胶管或者单根绕有凹槽状螺旋管的硅胶管构成。

测试仪器包括示波器、电流测量器与特斯拉计，示波器与矩形线圈相连，电流测量器与凹槽轨道相连。

强磁铁为钕铁硼强磁铁，直径为18-20mm，中间带孔。

电池为1.5v的五号电池。

本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：

本发明中，使用时将各部分组建好后，把磁铁吸在电池上，放入直轨道中，即可作为“小列车”运行，“小列车”在轨道上运动，然后就可以直接测量出所需要的数据，该实验演示仪运用在实验教学中具有观赏性，易操作性等优点。

附图说明

图1为本实用新型测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪的结构示意图。

其中：1-亚克力板，2-线圈轨道，3-凹槽轨道，4-矩形线圈，5-语音控制开关，6-单刀单掷开关，7-测试仪器，8-电池，9-强磁铁。

具体实施方式

为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本实用新型提供一种测量电学与磁学相关物理量(如电压、电流、磁场强度)的实验演示仪。

如图1所示，本实用新型提供一种测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪包括亚克力板1、线圈轨道2、凹槽轨道3、矩形线圈4、语音控制开关5、单刀单掷开关6、强磁铁9、电池8及测试仪器7，亚克力板1为底座，亚克力板1上放置线圈轨道2和凹槽轨道3，凹槽轨道3和线圈轨道2相连形成完整的环形轨道，环形轨道中穿入矩形线圈4，轨道旁装有语音控制开关5与单刀单掷开关6，语音控制开关5与单刀单掷开关6通过导线与环形轨道相连，两边吸上强磁铁9的电池8在环形轨道上运行，测试仪器7通过导线与环形轨道相连。

在实际设计中，亚克力板1作为底座，上面放置有线圈轨道2与凹槽轨道3，凹槽轨道3与线圈轨道2相连形成一个轨道。在其中一个凹槽轨道3与线圈轨道2之间各穿入两个矩形线圈4，单刀单掷开关6和语音控制开关5用导线与凹槽轨道3的一端相连，测试仪器7中的示波器与矩形线圈4用导线相连，将两块强磁铁9分别吸在一个1.5v电池8的两端，注意两块磁铁的同一极n或s均朝外或均朝内。

工作原理：将示波器与语音控制开关5接上电源后，放入吸上强磁铁9的电池8，即可作为“小列车”，让“小列车”在线圈轨道2与凹槽轨道3上运行，可以通过语音控制开关5与单刀单掷开关6来控制“小列车”在单刀单掷开关6与凹槽轨道3相连的地方运行或停止。当“小列车”运行接近矩形线圈4时，由于“小列车”和与“小列车”相连的线圈轨道2或者凹槽轨道3上面有电流通过，就会产生磁场，进而使得矩形线圈4的磁通量发生变化，产生感应电流，从示波器上面就可以测出电压值，再通过计算可以得到感应电流的大小。由于磁通量的变化率都是瞬时值，从而波形有很多个高低不平的峰，从中找出两个峰值最大的，读出示波器上面的时间，测量出两个矩形线圈4的距离，就可以算出“小列车”的速度。

本实用新型提供的实验演示仪，不需要给整个轨道通上电流，只要吸上强磁铁9的电池8与轨道形成闭合回路，电池电量充足，它就会自己运动，只需给示波器、语音控制开关5等设备通上电即可，在实验演示过程中可以演示多次而不会过多的耗电。本实用新型也有易操作，观赏性强，涉及的物理原理多等特点。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

技术特征：

1.一种测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：包括亚克力板(1)、线圈轨道(2)、凹槽轨道(3)、矩形线圈(4)、语音控制开关(5)、单刀单掷开关(6)、强磁铁(9)、电池(8)及测试仪器(7)，亚克力板(1)为底座，亚克力板(1)上放置线圈轨道(2)和凹槽轨道(3)，凹槽轨道(3)和线圈轨道(2)相连形成完整的环形轨道，环形轨道中穿入矩形线圈(4)，轨道旁装有语音控制开关(5)与单刀单掷开关(6)，语音控制开关(5)与单刀单掷开关(6)通过导线与环形轨道相连，两边吸上强磁铁(9)的电池(8)在环形轨道上运行，测试仪器(7)通过导线与环形轨道相连。

2.根据权利要求1所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述亚克力板(1)厚度为4-7mm。

3.根据权利要求1所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述线圈轨道(2)为环形轨道的弯道部分，线圈轨道(2)为铜线绕成线圈置于硅胶管或亚克力管中制得；所述凹槽轨道(3)为环形轨道的直线部分，凹槽轨道(3)由铜线绕在硅胶管上制得。

4.根据权利要求1所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述矩形线圈(4)为漆包线绕制而成，矩形线圈(4)内径为0.9-1.0mm。

5.根据权利要求3所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述硅胶管内径为25mm，外径为35mm，壁厚为5mm。

6.根据权利要求3所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述线圈轨道(2)和凹槽轨道(3)的铜线均为裸铜线，线圈轨道(2)和凹槽轨道(3)的内径为0.9-1.0mm。

7.根据权利要求3所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述凹槽轨道(3)由两根绕有螺旋管的硅胶管或者单根绕有凹槽状螺旋管的硅胶管构成。

8.根据权利要求1所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述测试仪器包括示波器、电流测量器与特斯拉计，示波器与矩形线圈(4)相连，电流测量器与凹槽轨道(3)相连。

9.根据权利要求1所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述强磁铁(9)为钕铁硼强磁铁，直径为18-20mm，中间带孔。

10.根据权利要求1所述的测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，其特征在于：所述电池(8)为1.5v的五号电池。

技术总结
本实用新型提供一种测量电学与磁学相关物理量的实验演示仪，属于物理学演示仪器技术领域。该实验演示仪包括亚克力板、线圈轨道、凹槽轨道、矩形线圈、语音控制开关、单刀单掷开关、电池和强磁铁，亚克力板为底座，其上放置线圈轨道和凹槽轨道，凹槽轨道和线圈轨道相连，轨道中穿入矩形线圈，轨道旁装有语音控制开关与单刀单掷开关，开关通过导线与轨道相连，两边吸上强磁铁的电池在轨道上运行。测试装置为示波器、电流测量器与特斯拉计。该实验演示仪结构简单，易组装易操作，成本低。

技术研发人员：黄妙逢;陈森;许昊;程翔;杨嘉杰
受保护的技术使用者：北京科技大学
技术研发日：2019.09.23
技术公布日：2020.08.21