专利名称：电流磁效应演示仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种物理教学仪器，特别是一种电流的磁效应演示仪。
电流的磁场是一种客观、摸不着但又客观存在的特殊物质形态，只有以直观形象的物理实验展示电流磁场的客观存在，才能使学生能直观形象地观察、理解和掌握这一“客体”的存在及其受相关条件变化的影响。在传统的教学中，为演示电流的磁效应情况，往往采用把线圈(电磁铁)、开关与电源相连接，线圈附近放置小磁针，通电后观察小磁针的变化的实验进行教学演示，这种实验方法和连接装置，现象不明显，可视范围小，操作繁杂，实验演示内容少，学生难以对电流的磁效应有一个明显的直观、形象、全面的了解。
本实用新型的目的就是要提供一种使电流的磁效应现象直观，可见度大，演示内容多，教学效果显著的电流磁效应演示仪。
本实用新型是这样完成的它包括带有透明面的罩体、刻度板、指针和带有面板的底座，以及电磁铁、罩体罩于刻度板上，刻度板为罩体的后壁，指针通过置于刻度板下部的轴与刻度板相连，指针下部置衔铁，在衔铁一侧与指针垂直的位置上置电磁铁，电磁铁的线圈骨架开孔于罩体上，电磁铁与接线柱和调节件电连接。调节件开关、可变电阻器可置于底座内，其调节钮可在面板上；调节件开关、可变电阻也可作为配套实验仪器连于罩体和底座以外。
本实用新型的优点是演示现象通过指针放大显示的设计，直观，明显，可见度大。本实用新型可定性地演示电流的磁场与磁铁的有无，线圈的绕向，电流强度及万向关系等，演示范围广，内容多，由于其结构筒单，集多种功能于一体，操作简便，本装置使学生兴趣浓厚，学习气氛热烈，教学效果可显著提高。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的另一种形或的结构示意图。
图3为本实用新型实验电路图。
图4为本实用新型的线圈接线图。
参照
图1、图2、图4:1、罩体、2、刻度板，3、指针，4、轴，5、衔铁，6、底座，7、面板、8、可变电阻器，9、接线柱，10、开关，11、小磁铁，12、铁芯，13、电磁铁，14、演示电流表，15、线圈绕组。
参照
图1、图3，该演示仪，它由带透明面的罩体，也可以说是透明的窗式箱状体，或全透明或正面透明的其它型状的壳状体，后壁为刻度板2，刻度表置于刻度板的上部，指针3通过置于刻度板下部的轴4与刻度板相连，指针下部置衔铁5以保持指针的平衡，在衔铁一侧与指针垂直的位置上置电磁铁13，电磁铁为线圈式多抽头。同一骨架组成的电磁铁，电磁铁线圈绕组15(图4)为N1、N2、N3三个线圈，N2、N3为串连顺时针绕组，始末端连接依次为B.C.D,N1为逆时针绕组，始末端接线依次为B、A。电磁铁的线圈骨架开孔于罩体或者说箱体上。电磁铁铁芯为活动或者说为可移动式铁芯，电磁铁与面板上的接线柱9和底座6内的调节件电连接，调节件可包括开关10，可变电阻器8。可变电阻器可为滑动变阻器或其它可变电阻，其调控钮在面板上。本实用新型还可包括配套实验仪器，它们可以是演示电流表14、演示小磁铁11，演示小磁铁置于铁芯外侧，开关演示电流表、电磁铁、可变电阻器串联连接。
参照图2、图3，本实用新型也可是这样一种型式在罩体或箱体下部作为面板置接线柱，罩体下部可视为底座，调节件；开关、可变电阻器，可连于底座外作为配套实验仪器，其电路原理如图3。
参照
图1、图2、图3、图4，本实用新型的具体性能参数情况，实验原理，内容及操作方法如下一、性能参数说明1、线圈绕组 1/2N1=N2=N32、直流电阻1/2R1=R2=R3=1.5欧姆(三个线圈的直流电阻)。
3、额定工作电流I=1安培4、N2、N3为串连顺时针绕组，始末端接线柱依次为B、C、D，N1为逆时针绕组，始末端接线柱依次为B、A。B为公共接线柱。
5、配套实验仪器，电源电压为直流6伏，演示电流表0-1安培量程，滑动变阻器为50欧2安培，演示小磁针、开关、导线等(图2)。
图1为内置变阻器、开关的型式。
6、铁芯距磁性指针的衔铁的距离取10-15mm之间，视其实验效果而定，电磁铁铁芯为可移动式，可随意调整。
二、实验原理、内容及操作方法1、实验原理电流的周围存在磁场。实验电路图如(图3)，线圈接线(图4)，该演示仪可定性研究电流的磁场与铁芯的有无，线圈的绕向，电流强度及方向关系的演示实验。
2、实验内容及操作方法(1)演示电磁铁有无磁性与线圈中有无电流的关系，电路图如(图3、图4)所示。线圈N1的两接线柱B、A分别接电路中E、F两点。电流表选用0-1安培量程，开关S置于断开状态，滑动变阻器(50Ω)置于最大值位置。当S断开时，电流表无示数，磁性针无偏转，小磁针不动；当S闭合时，调整滑动变阻器使电流表的示数为0.3安培左右，磁性指针偏转一角度。同时，小磁针也发生偏转。实验现象表明电磁铁线圈中有电流时，电磁铁有磁性，无电流时元磁性。
(2)演示电磁铁产生磁性强弱与线圈中的电流强度的关系上述电路不变，将开关S闭合，调整滑动变阻器度R由a向b滑动过程中，电流表的示数不断增大，同时磁性指针偏转角度也不断增大。实验现象表明电磁铁产生的磁性强弱与通过线圈中电流强度成正比。
(3)演示电磁铁磁性的强弱与线圈的匝数的关系在如(图3、图4)所示的电路中EF两点分别依次连接N2(BC)，N2+N3(B、D)通过调整滑动变阻器R，保持两次线圈中的电流强度不变。对应两次磁性指针偏转角度依次增大。实验现象表明电磁铁磁性强弱与单位长度线圈的匝数成正比。
(4)演示电磁铁磁性强弱与有无铁芯的关系原电路不变，将N1(B、A)接入电路的E、F两点。该实验需保持线圈匝数不变，电流强度不变，只需观察通电线圈中有或无铁芯时，磁性指针偏转角度不同。由于电磁铁的铁芯可移动。该实验内容易完成，实验现象表明通电线圈中有铁芯时磁性显示较强，无铁芯时磁性显较弱。
(5)演示电磁铁产生磁场的方向与电流的方向关系上述实验电路不变，将电流表指针先调到中间位置，闭合开关S，使电流表的示数在(0.1-0.3A)范围内。注意观察电流表指针的偏转方向及小磁针N极静止时的指向，然后将电源的正、负极对调一下，使电流表的指针与上次偏转方向相反方向偏转，此时小磁针的N极静止时的指向也与上相反。实验现象表明电磁铁产生的磁场方向与线圈中电流方向有关。同时也验证了右手定则(二)。
(6)演示电磁铁产生磁场方向与线圈的线向的关系。
在(图3)所示的电路E、F两点，先将N2、N3串联(顺时针绕组)B、D接入电路的E、F两点，闭合开关S1观察电流表指针的偏转方向与小磁针静止时N极的指向，再将N1(逆时针绕组)B、A接入电路的E、F两点，闭合开关S、观察电流表指针偏转方向(同上次相同)，小磁针静止时N极的指向同上次相反。实验现象表明电磁铁产生的磁场方向与线圈的线向有关。同时也验证了右手定则(二)。
(7)实验验证双线并绕的线圈，电磁铁的合磁场为零，在(图3)所示的电路E、F两点，将线圈B、D(此时用导线连接A与D)接入E、F两点，闭合开关S，观察电流表指针发生偏转，但此时磁性指针与小磁针均无偏转。实验证明双线并绕的线圈中，合场强为零。
上述几个演示实验，都是只改变一个物量，观察相应量的变化情况，其余各量均保持不变。
本实施方式在结构上包括带有透明面的罩体1，刻度板2、指针3和带有面板7的底座6，以及电磁铁13。罩体1罩于刻度板2上，刻度板2为罩体1的后壁，指针3通过置于刻度板下部的轴4与刻度板相连，指针下部置衔铁5，在衔铁一侧与指针垂直的位置上置电磁铁13，电磁铁的线圈骨架开孔于罩体上，电磁铁与接线柱和调节件电连接。
权利要求1.一种电流磁效应演示仪，它包括带有透明面的罩体(1)、刻度板(2)、指针(3)和带有面板(7)的底座(6)，以及电磁铁(13)，其特征在于罩体(1)罩于刻度板(2)上，刻度板(2)为罩体(1)的后壁，指针(3)通过置于刻度板下部的轴(4)与刻度板相连，指针下部置衔铁(5)，在衔铁一侧与指针垂直的位置上置电磁铁(13)，电磁铁的线圈骨架开孔于罩体上，电磁铁与接线柱和调节件电连接。
2.根据权利要求1所述电流磁效应演示仪，其特征在于在面板上和底座内可置包括开关(10)，可变电阻器(8)的调节件，它们与电磁铁电连接。
3.根据权利要求1所述电流磁效应演示仪，其特征在于开关、可变电阻器，可连于底座外。
4.根据权利要求1所述电流磁效应演示仪，其特征在于电磁铁为多抽头，同一骨架线圈组成的电磁铁。
5.根据权利要求4所述电流磁效应演示仪，其特征在于线圈绕组(15)为N1、N2、N3三个线圈，N2、N3为串连顺时针绕组，始末端接线依次为B、C、D,N1为逆时针绕组，始末端接线依次为B、A。
6.根据权利要求1所述电流磁效应演示仪，其特征在于电磁铁铁芯为可移动式铁芯。
7.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述电流磁效应演示仪，其特征在于它还包括配套实验仪器，其配套实验仪器为演示电流表(14)、演示小磁铁(11)，演示小磁铁置于铁芯外侧，开关演示电流表、电磁铁、可变电阻器串联连接。
专利摘要本实用新型公开了一种电流磁效应演示仪,它包括带有透明面的罩体、刻度板、指针和带有面板的底座,以及电磁铁、罩体罩于刻度板上,刻度板为罩体的后壁,指针通过置于刻度板下部的轴与刻度板相连,指针下部置衔铁,在衔铁一侧与指针垂直的位置上置电磁铁,电磁铁的线圈骨架开孔于罩体上,电磁铁与接线柱和调节件电连接。它可辅以演示电流仪,小磁针。它直观、明显、可见度大,演示范围宽,结构简单,操作方便,可显著提高教学效果。
文档编号G09B23/18GK2349623SQ98207668
公开日1999年11月17日 申请日期1998年7月30日 优先权日1998年7月30日
发明者朱卫国 申请人:朱卫国