专利名称：楞次定律综合显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于普通物理实验的技术领域。
楞次定律是讲述电磁感应课中的重点和难点，它有四个要素以及它们之间的关系必须讲清楚。
1．原磁场方向 2．原磁通量增减3．感生电流的磁场方向 4．感生电流方向目前，在理论课上演示或在实验课中作楞次定律实验，常用的也是经典的是用条形磁铁向感应线圈插入或从线圈中拔出，用检流计观察感生电流的方向。有实验条件的也有用示波器观察感生电流方向的，还有用电子线路驱动发光二极管产生顺序发光来模拟感生电流的流动方向的。以上这些方法只能演示感生电流的方向，不能演示其它三个要素的变化，而楞次定律的核心是以原磁场与感生电流的磁场的关系来判断感生电流方向的，这是目前楞次定律实验的不足。
本实用新型的目的在于克服上述实验的不足，在经典实验的基础上提供一种依靠电子技术同时模拟显示四个要素即原磁场方向、原磁通量增减、感生电流方向和感生电流的磁场方向的楞次定律综合演示器。
经河南省专利代理中心文献室光盘检索，截止到1997年底，国内还没有类似本实用新型的专利记载。
本实用新型的任务是提供一种依靠原磁场磁通量增减和方向判断电路(简称原磁场判断电路，下同)对感应电压进行放大与判断，可同时输出原磁通量增减、原磁场方向、感生电流方向和感生电流的磁场方向四个要素的信号去控制四个模拟显示电路，分别显示原磁通量的增减、原磁场的方向、感生电流方向和感生电流的磁场方向。它能够形象、直观、醒目的重复模拟显示楞次定律的各物理量的瞬间变化过程。
本实用新型结合附图中的实施例作进一步说明
图1是该仪器的正面结构示意图；图2是原磁场磁通量增减和方向判断电路；图3是循环脉冲电流产生电路；图4是原磁场模拟显示电路；图5是感生电流的磁场模拟显示电路；图6是感生电流模拟流动显示电路；图7是原磁场模拟显示图形；
图8是感生电流的磁场模拟显示图形；图9是感生电流的瞬时指示电路。
附图中零部件的序号[1]显示板 [2]条形磁铁[3]感应线圈La[4]感应线圈Lb[5]托板 [6]开关K1[7]常开开关K2[8]常闭按钮开关K3[9]K1指示灯 [10]K2指示灯[11]条形磁铁模拟图形 [12]原磁场磁力线模拟图形[13]螺线管[14]感生电流的磁场磁力线模拟图形[15]套管线[16]检流计G1、原磁场判断电路如图2所示，由一块集成电路芯片IC1的四个运算放大器A、B、C、D和电阻R1～R22、电容C1～C10、二极管D1～D12、晶闸管V1～V6、继电器J1～J2、常开开关K2[7]和常闭按纽开关K3[8]组成；放大器A、B和电阻R1～R6、R13～R16、电容C1～C3、二极管D1～D2为一组电路，感应线圈La[3]的正极端Q1与放大器A的同相输入端相连接，放大器A的同相输入端与放大器B的反相输入端之间连接R4，电阻R1、R2分别连接在放大器A的同相输入端、反相输入端与地之间，R3连接在放大器A的反相输入端与输出端之间，R6连接在放大器B的同相输入端与地之间，R5连接在放大器B的反相输入端与输出端之间，放大器A的输出端与二极管D1的正极和电阻R18的一端相连接，R18的另一端引出信号线H1，电容C1连接在信号线H1与地之间，放大器B的输出端与二极管D2的正极和电阻R15的一端相连接，R15的另一端引出引信号线H3，电容C3连接在信号线H3与地之间，二极管D1和D2的负极与电阻R14的一端相连接，R14的另一端引出信号线H2，电容C2连接在信号线H2与地之间；放大器C、D和电阻R7～R12、R16～R18、电容C4～C6、二极管D3～D4为另一组电路，各对应元件及其连接方式与上一组电路完全相同，感应线圈Lb[4]的正极端Q2与放大器C的同相输入端相连接，本组电路引出信号线H4、H5、H6；信号线H2、H5分别与晶闸管V1、V2的控制极相连接，V1、V2的阴极均接地，继电器J1的线圈和继电器J2的常闭触点依次串接在V1的阳极与开关K2[8]的m点之间，J2的线圈和J1的常闭触点依次串接在V2的阳极与开关K3[8]的m点之间，K3[8]的m点分别与J1、J2的二个常开触点的二端相连接，对应的别外两端构成电路中的连接点P点和T点；P点与二极管D11的正极相连接，D11的负极与电阻R19的一端相连接，R19的另一端引出信号线e，电容C7连接在信号线e与地之间，信号线e输出高电平代表原磁通变化为减量；T点与二极管D12的正极相连接，D12的负极与电阻R20的一端相连接，R20的另一端引出信号线d，电容C8连接在信号线d与地之间，信号线d输出高电平代表原磁通变化为增量；信号线H1与二极管D9、D10的止极相连接，D9、D10的负极分别与晶闸管V5、V6的控制极相连接，V5、V6的阳极分别与P点、T点相连接；信号线H6与二极管D7、D8的正极相连接，D7、D5的负极分别与晶闸管V3、V4的控制极相连接，V3、V4的阳极分别与P点、T点相连接；晶闸管V3、V6的阴极与电阻R21的一端相连后引出信号线N1,R21的另一端接地，电容C10连接在信号线N1与地之间，信号线N1输出高电平代表原磁场方向向下；晶闸管V4、V5的阴极与电阻R22的一端连接后引出信号线S1,R22的另一端接地，电容C9连接在信号线S1与地之间，信号线N1输出高电平代表原磁场方向向上；P点、T点分别与二极管D5、D6的正极相连接，D5、D6的负极相连后引出受控电压线f；信号线H8引出后变为信号线N2，其输出高电平代表感生电流方向是顺时流动和感生电流的磁场方向向上；信号线H4引出后变为信号线S2，其输出高电平代表感生电流方向是逆时流动和感生电流的磁场方向向下；K3[8]的n点与K2[7]相连，K2[7]的另一端接电源原磁通量增减的判断原理是同相放大器A、C对感应线圈产生的正脉冲进行同相放大，信号线H1、H4输出高电平，对负脉冲无输出，反相放大器对线圈中的负脉冲进行反相放大，信号线H3、H6也输出高电平，对正脉冲无输出。对于二组放大器的公共输出端H2、H5，无论条形磁铁是N极向下，或是S极向下，是插入或是拔出，均有高电平输出。继电器J1和J2构成互锁逻辑关系，无论磁铁的磁场方向如何，当磁铁插入时，感应线圈La优先产生感应电压，经放大触发晶闸管V1导通，J1吸合，信号线d输出高电平，代表原磁通的变化为增量，与此同时，J1的常闭触点断开J2线圈的回路，既使感应线圈Lb随后产生的感应电压，也不能使J2吸合。反之，当磁铁从感应线圈中拔出时，线圈Lb优先产生感应电压，J2先导通，信号线e输出高电平，代表原磁通的变化为减量，同时，J2的常闭触头断开J1的线圈回路。
原磁场方向的判断原理是当磁铁N极向下插入感应线圈时，继电器J1先吸合，表示原磁通量的变化是增量，晶闸管V4和V6获得工作电压，此时，由于感应线圈产生的是正脉冲，反相放大器D无高电平输出，故V3、V4无触发电压，而正相放大器A有高电平输出，可触发V6导通，使电阻R21上产生电压降，信号线N1传出代表原磁场方向向下的高电平信号；当磁铁N极向下从感应线圈中拔出时，继电器J2先吸合，代表此时的原磁通量的变化是减量，晶闸管V3和V5获得工作电压，由于原磁场的方向没有改变，只是磁通量的变化为减量，故感应线圈产生的是负脉冲，放大器A无高电平输出，晶闸管V5与V6无触发电压，而反相放大器D有高电平输出，可触发V3导通，使电阻R21上产生电压将，信号线N1仍传出原磁场方向向下的信号。
当磁铁S极向下插入感应线圈时，J1先吸合，代表原磁通变化为增量，V4和V6获得工作电压，感应线圈产生的负脉冲使反相放大器D输出高电平，触发V4导通，在电阻R22上产生电压降，信号线S1传出代表原磁场方向向上的信号；当磁铁S极向下从感应线圈拔出时，J2先吸合，代表原磁通的变化为减量，V3和V5获得工作电压，感应线圈产生的正脉冲使同相放大器A输出高电平，触发V5导通，在电阻R22上产生电压降，信号线S1仍传出代表原磁场方向向上的信号。
由于感生电流方向与感生电流的磁场方向是同步的，故可用感应线圈产生的正、负脉冲来表示。同相放大器C对正脉冲放大的高电平由信号线H4输出，信号线H4引出后变为信号线N2；反相放大器B对负脉冲放大的高电平由信号线H3输出，信号线H3引出后变为信号线S2。信号线N2和S2的高电平既可代表感生电流的磁场方向分别向上或向下，又可代表感生电流的方向是顺时或是逆时。
受控电压线f作为循环脉冲电流产生电路的电源线。
点动开关K3[8]即可停止J1或J2的吸合，使电路处于初始状态。
电容C1～C10为各对应信号线的高频旁路电容，防止受控晶闸管受到干扰。
综上所述，原磁场判断电路对2个感应线圈的感应电压的放大与判断共输出6条信号线和1条受控电压线，即原磁通量增减信号线d和e原磁场方向信号线N1和S1
受控电压线f2．循环脉冲电流产生电路 如图3所示，由555定时器IC2、4017十进制/分配器IC3、电阻R23～R27、电容C11～C12、二极管T1～T3组成，受控电压线f与IC2的4和8脚、IC3的16脚、T1～T3的集电极和可调电阻R23的一端相连接，R23的滑动触点与IC2的7脚连接，R23的另一端与电阻R24相连接，R24的另一端与IC2的2脚和6脚、电容C11的一端相连接，C11的另一端接地，C12连接在IC2的5脚与地之间，IC2的1脚接地，IC2的3脚与IC3的14脚相连接，IC3的7脚与15脚连接，IC3的8脚与13脚相连接后接地，IC3的3、2、4脚分别与电附R25、R26、R27的一端连接，R25、R26、R27的另一端分别与T1、T2、T3的基极连接，T1、T2、T3的发射极分别引出传输线A、B、C，依次输出循环脉冲电流，其频率可通过R23调节。
IC2与R23、R24、C11、C12组成常用的多谐振荡器，调整R23可改变脉冲周期。IC3构成三端循环输出方式，晶体管T1～T8构成驱动电路，从T1～T3的发射极分别引出传输线A、B、C，与相应的显示电路相连接，传输循环脉冲电流。
3．原磁场模拟显示电路 如图4所示，其控制部分由晶闸管V7～V13，二极管D13～D18组成。晶闸管V7的阳极与传输线B相连接，V8和V10的阳极与传输线A相连接，V9和V11的阳极与传输线C相连接；二极管D13和D14的负极与V7的控制极相连接，两正极分别与信号线d、e相连接；一般管D15和D16的负极分别与晶闸管V8和V9的控制极相连接，两正极与信号d相连接；二极管D17、D18的负极分别与晶闸管V10和V11的控制极相连接，两正极与信号线e相连接；V7的阴极引出传输线B′,V8与V11的阴极相连引出传输线A′，V9与V10的阴极相连引出传输线C′。
原磁场模拟显示电路的显示部分由发光二极管LED、限流电阻R28～R36组成。LED分为By、N1和S1三个组，每组又分为L1、L2和L3三个显示支路，每一个支路是由多个LED并联组成，图中只绘一个LED代表。By组三个支路LED的正板端分别经电阻R28～R30与传输线A′、B′、C′相连接，负极端接地；N1组三个支路LED的正极端分别经电阻R31～R33与传输线A′、B′、C′相连接，负极端与V12的阳极相连接，V12的阴极接地，控制极接信号线N1；S1组三个支路的正极端分别经电阻R34～R36与传输线A′、B′、C′相连接，负极端与V13的阳极相连接，V13的阴极接地，控制极接信号线S1。
图7是原磁场的模拟显示图形，图形为条形磁铁及其碰力线的线条图，图形由各组各支路的LED在显示板[1]上紧密排列组成。各组的L1支路组合为图7(a)、L2支路组合为图7(b)、L8支路组合为图7(c)。(a)、(b)、(c)三图完全相同，每次一个图形发光。
图1中的条形磁铁[11]及其磁力线[12]表明的是图7(b)的显示状态，图7(a)、(c)未绘出。图形(a)、(b)、(c)都在一个轴线上，依次向下错位重叠排列。当按图(a)→(b)→(c)顺序发光时，产生条形磁铁和磁力线重复向下插入的视觉感，当按图(c)→(b)→(a)顺序发光时，产生条形磁铁和磁力线重复向上拔出的视觉感。为了便于说明，绘图时将图(a)(b)、(c)水平分开。矩形框内的四个字符，实际上在同一行也是重叠的，绘图时水平分开。现以图7说明各组各支路LED的排列By组L1支路排列为条形磁铁矩形框和磁力线条；N1组L1支路排列为矩形框内的上“S”下“N”字符和各磁力线向下的箭头；S1组L1支路排列为矩形框内的上“N”下“S”字符和各磁力线向上的箭头；对于图(b)，与图(a)排列相同，各部位的相应图形由各组L2支路的LED排列；对于图(c)，与图(a)排列相同，各部位的相应图形由各组L3支路的LED排列。
该部分电路的工作原理是当磁通量的变化是增量时，信号线d输出高电平，晶闸管V7、V8、V9导通，使传输线A与A′、B与B′、C与C′分别连通，各组各支路LED的发光顺序是L1→L2→L3，对应图形(a)、(b)、(c)的发光顺序是(a)→(b)→(c)，显示条形磁铁图形和磁力线条的插入过程。
当磁通量是减量时，信号线e输出高电平，晶闸管V7、V10、V11导通，使传输线A与C′、B与B′、C与A′分别连通，各组各支路的发光顺序是L8→L2→L1，对应图形(a)、(b)、(c)的发光顺序是(c)→(b)→(a)，显示条形磁铁图形和磁力线条的拔出过程。
与此同时，如果信号线N1高电平，晶闸管V12导通，N1组LED发光，显示条形磁铁矩形框内上“S”下“N”字符和磁力线向下的箭头，并与By组同步、同顺序发光。如果信号线S1高电平，则显示上“N”下“S”字符和磁力线向上的箭头。
4．感生电流的碰场模拟显示电路 如图5所示，其控制部分由晶闸管V14、V15组成，显示部分由限流电阻R37～R45、发光二极管LED组成。LED分为BG、N2和S2三个组，每个组又分为L1、L2和L3三个显示支路，每一个支路是由多个LED并联组成，图中只绘一个LED代表。BG组三个支路LED的正极端分别经电阻R37～R39与传输线A、B、C相连，负极端接地；N2组三个支路LED的正极端分别经电阻R40～R42与传输线A、B、C相连，负极端与V14的阳极端相连，V14的阴极接地，控制极接信号线N2；S2组三个支路的正极端分别经电阻R43～R45与传输线A、B、C相连，负极端与V15的阳极相连，V15的阴极接地，控制极接信号线S2。
图8是感生电流的磁场的模拟显示图形，图形由各组各支路的LED在显示板[1]上紧密排列为一幅图，各组各支路LED的排列BG组排列为各磁力线条；N2组排列为各磁力线条的向上箭头，S2组排列为各磁力线条的向下箭头；各组L1支路排列为中间的磁力线；各组L2支路排列为两次外侧的磁力线；各组L3支路排列为两外侧的磁力线。
该部分电路工作原理是传输线的循环脉冲电流可直接使BG组LED发光，此时如果信号线N2输出高电平，N2组LED也发光，显示箭头向上的磁力线；如果是信号线S2输出高电平，S2组LED发光，显示箭头向下的磁力线。磁力线的发光顺序是L1→L2→L3。
5．感生电流模拟流动显示电路 如图6所示，控制部分由二极管D19～D34、晶闸管V16～V20组成，显示部分由Ⅰ组LED和限流电阻R46～R48组成，D19、D20的正板分别与信号线N2、S2相连，两负极与V16的控制极相连，D21、D22的负极分别与V17、V18的控制极相连，两正极与信号线N2相连，D23～D24的负极分别与V19、V20的控制极相连，两正极与信号线S2相连，Ⅰ组的LED分为L1、L2、L3三个显示支路，每个支路由多个LED并联组成，L2支路LED的正极端经R47与V16的阴极相连，L1支路LED的正极端经R46与V17、V20的阴极相连，L3支路LED的正极端经R48与V18、V19的阴极相连，所有支路的LED的负极端接地；感生电流模拟流动的发光二极管LED的排列和造型如
图1所示，每三个LED为一小组，分别依次与L1、L2和L3支路的引线并联，各小组成线状排列穿入透明的套管内成为套管线[15]，套管线[15]来回穿过显示板[1]绕成为螺线管[13]，螺线管[13]绕成单层，直径和匝间距离较大的一个模拟感应线圈，其轴向的一半在显示板[1]的前面，另一半在显示板[1]的后面，螺线管[13]的两端的套管线[15]在显示板上构成矩形状，检流计G[16]安装在左侧套管线的中间，象征性的作为黑线管[13]的检流计，检流计G[16]的驱动电流实际上由感生电流瞬时指示电路提供。如
图1所示，在显示板[1]上的模拟图形[11]、[12]、[13]、[14]均在同一轴线上，感应线圈La[3]、Lb[4]的轴线在显示板[1]上的投影也与模拟图形的轴线重合。
该部分电路的工作原理，当信号线N2高电平时，晶闸管V16、V17、V18导通，传输线与各支路的连通关系是A→L1、B→L2、C→L3，电流的流动顺序是L1→L2→L3，产生顺时流动视觉感。反之，当信号线S2高电平时，晶闸管V16、V19、V20导通，电流的流动顺序是L3→L2→L1，产生逆时流动视觉感。
6．感生电流瞬时指示电路 如图9所示，电路由晶体管T4、电阻R49～R51、电容C13、C14组成单管交流放大器，检流计G作为交流负载指示瞬时感生电流。如
图1所示，检流计G安放在螺线管[13]的外电路的中间，它有二个作用一是象征性的作为模拟电流的负载，其指针的偏转方向与模拟电流的流动方向变化一致；二是它的指示是瞬时的，反映感应电流仅与变化的磁通量有关，保持经典楞次定律实验的特点。实验时，可以先接通K1，用条形磁铁向感应线圈插入或从感应线圈拔出，使检流计G的指针偏转，指示瞬时感生电流的变化，然后，接通K2再作实验，即可指示瞬时感生电流，又可重复模拟显示原磁场、感生电流的磁场和感生电流的动态变化，显示出原磁场方向、原磁通量增减、感生电流的磁场方向和感生电流方向四个要素之间的关系。
在实际电路中，将模拟原磁场、感生电流的磁场和感生电流的发光二板管分别用三种颜色区别开，起到更加直观、形象、醒目、生动的教学和实验效果。
权利要求1．一种楞次定律综合显示器，它与感应线圈La[3]、Lb[4]、条形磁铁[2]，检流计G[16]组合使用，其特征在于，它包括在同一轴线相距适当距离的二个感应线圈La[3]、Lb[4]与条形磁铁[2]发生相对运动时，可先后产生二个同相的感应脉冲电压，原磁场磁通量增减和方向判断电路与二个感应线圈La[3]、Lb[4]相连接，对二个感应脉冲电压放大与判断后可输出原磁场磁通量增减信号、原磁场方向信号、感生电流方向信号、受控电压；受控电压连接循环脉冲电流产生电路；循环脉冲电流产生电路与各显示电路相连；显示电路由原磁场模拟显示电路、感生电流模拟流动显示电路和感生电流的磁场模拟显示电路组成，用于重复模拟显示楞次定律实验时原磁场方向，原磁通量增减、感生电流的磁场方向和感生电流的流动方向共四个要素的瞬间动态变化。
2．根据权利要求1所述的一种楞次定律综合显示器，其特征在于原磁场磁通量增减和方向判断电路由一块集成电路芯片IC1的四个运算放大器A、B、C、D和电阻R1～R22、电容C1～C10二极管D1～D12、晶闸管V1～V6、继电器J1～J2、常开开关K2[7]和常闭按纽开关K3[8]组成，放大器A、B和电阻R1～R6、R13～R15、电容C1～C3、二极管D1～D2为一组电路，感应线圈La[3]的正极端Q1与放大器A的同相输入端相连接，放大器A的同相输入端与放大器B的反相输入端之间连接R4，电阻R1、R2分别连接在放大器A的同相输入端、反相输入端与地之间，R3连接在放大器A的反相输入端与输出端之间，R6连接在放大器B的同相输入端与地之间，R5连接在放大器B的反相输入端与输出端之间，放大器A的输出端与二极管D1的正极和电阻R13的一端相连接R13的另一端引出信号线H1，电容C1连接在信号线H1与地之间。放大器B的输出端与二极管D2的正极和电阻R15的一端相连接，R15的另一端引出引信号线H3，电容C3连接在信号线H3与地之间，二极管D1和D2的负极与电阻R14的一端相连接，R14的另一端引出信号线H2，电容C2连接在信号线H2与地之间，放大器C、D和电阻R7、R12、R16、R18、电容C4、C6、二极管D3～D4为另一组电路，各对应元件及其连接方式与上一组电路完全相同，感应线圈Lb[4]的正极端Q2与放大器C的同相输入端相连接，本组电路引出信号线H4、H5、H6；信号线H2、H5分别与晶闸管V1,V2的控制极相连接，V1、V2的阴极均接地，继电器J1的线圈和继电器J2的常闭触点依次串接在V1的阳极与开关K3[8]的m点之间，J2的线圈和J1的常闭触点依次串接在V2的阳极与开关K3[8]的m点之间，K3[8]的m点分别与J1、J2的二个常开触点的二端相连接，对应的别外两端构成电路中的连接点P点和T点；P点与二极管D11的正极相连接，D11的负极与电阻R19的一端相连接，R19的另一端引出信号线e，电容C7连接在信号线e与地之同，信号线e输出高电平代表原磁通变化为减量；T点与二极管D12的正极相连接，D12的负极与电阻R20的一端相连接，R20的另一端引出信号线d，电容C8连接在信号线d与地之间，信号线d输出高电平代表原磁通受化为增量信号线H1与二极管D9、D10的正极相连接，D9、D10的负极分别与晶闸管V5、V6的控制极相连接，V5、V6的阳极分别与P点、T点相连接；信号线H6与二极管D7、D8的正极相连接，D7、D8的负极分别与晶闸管V3、V4的控制极相连接，V3、V4的阳极分别与P点、T点相连接；晶闸管V3、V6的阴极与电阻R21的一端相连后引出信号线N1,R21的另一端接地，电容C10连接在信号线N1与地之间，信号线N1输出高电平代表原磁场方向向下；晶闸管V4、V5的阴极与电阻R22的一端连接后引出信号线S1，R22的另一端接地，电容C9连接在信号线S1与地之间，信号线N1输出高电平代表原磁场方向向上；P点、T点分别与二极管D5、D6的止极相连接，D5、D6的负极相连后引出受控电压线f；信号线H3引出后变为信号线N2，其输出高电平代表感生电流方向是顺时流动和感生电流的磁场方向向上；信号线H4引出后变为信号线S2，其输出高电平代表感生电流方向是逆时流动和感生电流的磁场方向向下；K3[8]的n点与K2[7]相连，K2[7]的另一端接电源正极。
3．根据权利要求1所述的一种楞次定律综合显示器，其特征在于循环脉冲电路发生电路由555定时器IC2、4017十进制/分配器IC3、电阻R23～R27、电容C11～C12、三极管T1～T3组成，受控电压线f与IC2的4和8脚、IC3的16脚、T1～T3的集电极和可调电阻R23的一端相连接，R23的滑动触点与IC2的7脚连接，R23的另一端与电阻R24相连接，R24的另一端与IC2的2脚和6脚、电容C11的一端相连接，C11的另一端接地，C12连接在IC2的5脚与地之间，IC2的1脚接地，IC2的3脚与IC3的14脚相连接，IC3的7脚与15脚连接，IC3的8脚与13脚相连接后接地，IC3的3、2、4脚分别与电阻R25、R26、R27的一端连接，R25、R26、R27的另一端分别与T1、T2、T3的基极连接，T1、T2、T3的发射极分别引出传输线A、B、C，依次输出循环脉冲电流，其频率可通过R23调节。
4．根据权利要求1所述的一种楞次定律综合显示器,其特征在于原磁场模拟显示电路的控制部分由晶闸管V7～V13、二极管D13～D18组成，V7的阳极与传输线B相连接，V8、V10的阳极与传输线A相连接，V9、V11的阳极与传输线C相连接，D13、D14的负极与V7的控制极相连接，两正极分别与信号线d、e相连接，D15和D16的负极分别与V8和V9的控制极相连接，两正极与信号线d相连接，D17和D18的负极分别与V10和V11的控制极相连接，两正极与信号线e相连接，V7的阴极引出传输线B′,V8和V11的阴极相连引出传输线A′,V9和V10的阴极相连引出传输线C′；原磁场模拟显示电路的显示部分由发光二极管LED、限流电阻R28～R36组成，LED分为By、N1和S1二个组，每组又分为L1、L2和L3三个显示支路，每一个支路是由多个LED并联构成，By组三个支路LED的正极端分别经限流电阻R28～R30与传输线A′、B′、C′相连接，负极端接地，N1组三个支路LED的正极端分别经R31～R33与传输线A′、B′、C′相连接，负极端与V12的阳极相连接，V12的阴极接地，控制极接信号线N1,S1组三个支路LED的正极端分别经R34～R36与传输线A′、B′、C′相连接,负极端与V13的阳极相连接，V13的阴极接地,控制极接信号线S1；各组L1、L2、L3支路的LED在显示板[1]上分别组台排列成(a)、(b)、(c)三幅相同的原磁场模拟图形。图形为条形磁铁及其磁力线的线条图，条形磁铁框内排列有字符“N”和“S”,(a)、(b)、(c)图形在同一轴线上依次交错向下排列，当它们依次发光时，可产生条形磁铁向下插入或向上拔出的运动视觉感，By组的LED构成各图条形磁铁的矩形框和磁力线条，N1组的LED构成各图磁力线向下的箭头和矩形框内的上“S”下“N”字符，S1组的LED构成各图磁力线向上的箭头和矩形框内上“N”下“S”字符。
5．根据权利要求1所述的一种楞次定律综合显示器，其特征在于感生电流的磁场显示电路的控制部分由晶闸管V14、V15组成，显示部分由眼流电阻R37～R45、发光二极管LED组成，LED分为BG、N2、S2三个组，每组又分为L1、L2、L3三个显示支路，每一个支路由多个LED并联组成，BG组三个支路LED的正极端分别经R37～R39与传输线A、B、C相连，负极均接地，N2组三个支路LED的正极端分别经R40～R42与传输线A、B、C相连，负极端与V14的阳极相连接，V14的阴极接地，控制极接信号线N2,S2组三个支路LED的正极端分别经R43～R45与传输线A、B、C相连，负极端与V15的阳极相连接，V16的阴极接地，控制极接信号线S2；各组发光二极管LED在显示板[1]上组合排列为感生电流的磁场的一幅模拟图形，BG组LED构成各磁力线条，N2组LED构成各磁力线向上的箭头，S2组LED构成各磁力线条向下的箭头，各组的L1支路LED构成中间的磁力线，各组L2支路LED构成两次外侧的磁力线，各组L3支路LED构成两外侧的磁力线；
6．根据权利要求1所述的一种楞次定律综合显示器，其特征在于感生电流模拟流动显示电路的控制部分由二极管D19～D24、晶闸管V16～V20组成，显示部分由Ⅰ组发光二极管LED和限流电阻R46～R48组成，D19、D20的正极分别与信号线N2、S2相连，两负极与V16的控制极相连，D21、D22的负极分别与V17、V18的控制极相连，两正极与信号线N2相连，D28～D24的负极分别与V19、V20的控制极相连，两正极与信号线S2相连，Ⅰ组的LED分为L1、L2、L3三个显示支路，每个支路由多个LED并联组成，L2支路LED的正极端经R47与V16的阴极相连，L1支路LED的正极端经R46与V17、V20的阴极相连，L3支路LED的正极端经R48与V18、V19的阴极相连，所有支路的LED的负极端接地，传输线A与V17、V19的阳极连接，传输线B与V16的阳极连接，传输线C与V18、V20的阳极连接；Ⅰ组LED的排列为每三个LKD为一小组，分别依次与L1、L2、L3支路并联，各小组成线状排列套入透明套管内成为套管线[15]，套管线绕成螺线管[13]，螺线管[13]模拟为一个大的感应线圈；
7．根据权利要求1所述的一种楞次定律综合显示器，其特征在于构成条形磁铁模拟图形[11]及其磁力线模拟图形[12]和感生电流的磁场模拟图形[14]的发光二极管LED均安装在显示板[1]上，图形的轴线重合，套管线[15]绕轴线来回穿过显示板[1]绕成单层、直径和匝间距离较大的螺线管[13]，螺线管[13]两端的套管线在显示板[1]上构成一个矩形的模拟外电路，检流计G[16]安在模拟外电路的中间，但不与套管线有连接，感应线圈La[3]、Lb[4]相距2～3厘米固定在显示板[1]的上方，它们的轴线在显示板[1]上投影与条形磁铁模拟图形[11]的轴线重合，感应线圈Lb[4]的下方有一个固定的托板[5]，用于托住插入的条形磁铁[2]；其它的电路元件安装在显示板[1]的后面；模拟原磁场、感生电流的磁场和感生电流的LED分别用三种颜色区别显示。
8．根据权利要求1、7所述的一种楞次定律综合显示器，其特征在于一个交流放大器的输入端与感应线圈La[3]或Lb[4]的正极端相连，其输出端接检流计G[16]，用于指示瞬间感应电压。
专利摘要本实用新型公开了一种依靠电子技术实现的楞次定律综合显示器,属于物理实验仪器领域。其主要特征是用条形磁铁与二个感应线圈发生相对运动,先后产生二个脉冲经原磁场磁通量增减和方向判断电路,可产生原磁通量增减、原磁场方向和感生电流方向的信号,去控制由循环脉冲电流驱动的显示电路,在显示板上显示由发光二极管组成的动态模拟图形,能形象、生动地演示原磁通量增减、原磁场方向、感生电流的磁场及方向和感生电流的流动,可广泛用于中学物理实验。
文档编号G09B23/00GK2348447SQ9824009
公开日1999年11月10日 申请日期1998年8月21日 优先权日1998年8月21日
发明者刘鸿健 申请人:刘鸿健