一种法拉第电磁感应定律实验器制造技术

本实用新型专利技术提供了一种法拉第电磁感应定律实验器，涉及教学实验用具技术领域，包括底座、线圈、立杆、磁铁和光电门传感器，所述线圈固定设于底座上，所述立杆竖直设于底座上，所述磁铁设于磁铁安装座上，所述磁铁安装座可移动套于立杆上，所述光电门传感器通过支撑架设于底座上方；所述底座内设有信号采集器，所述信号采集器通过信号线分别与光电门传感器和线圈相连；本实用新型专利技术通过改变磁铁的下落高度而改变磁铁通过光电门传感器的挡光时间，得到“线圈切割磁感线的时间”，以代替线圈的运动，即线圈不动，磁铁动，使实验过程更加稳定，使实验结果更加精确；本实验器为定量测量验证公式，使实验更具有说服力。

A Faraday Law of Electromagnetic Induction Experimenter

【技术实现步骤摘要】
一种法拉第电磁感应定律实验器
本技术涉及一种法拉第电磁感应定律实验器，属于教学实验用具

技术介绍
目前，公知的高中物理教学中一直缺乏能够直接归纳出电磁感应定律的教学实验。教材上一般的说法是：经过大量精确实验总结出，电路中感应电动势的大小，跟穿过这一电路的磁通量变化率成正比，这就是法拉第电磁感应定律，公式表述为：E=NΔφ/Δt=NSΔB/Δt。由于缺乏实验基础，学生接受这个定律缺乏必要的感性认识。硬性地给出结论，会使学生失去探究科学的兴趣。即使有试图通过实验来验证这个结论的，也只是将人工缠绕的线圈固定后与电压表或电压传感器相连接，使磁铁下落并穿过线圈，然后通过电压表指针的偏转或电压传感器的波形变化确定感应电动势的大小。通过更换不同匝数的线圈，改变磁铁的数量或改变磁铁下落的高度来总结法拉第电磁感应定律。这样的实验所得到的实验结果不能实时精确的记录数据，所以只能完成定性测量，不能定量得出感应电动势与相关某一参量成正比关系，并且这种实验方法繁琐、操作不严谨，使得实验缺少说服力。事实上，通过这种实验根本无法得到能推导出或验证出法拉第电磁感应定律的公式。有鉴于此，本专利技术人对此进行专门研究，开发出一种法拉第电磁感应定律实验器，本案由此产生。
技术实现思路
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本技术的目的是提供一种精确度高、操作简单的法拉第电磁感应定律实验器，为了实现上述目的，本技术采取的技术方案如下：一种法拉第电磁感应定律实验器，包括底座、线圈、立杆、磁铁和光电门传感器，所述线圈固定设于底座上，所述立杆竖直设于底座上，所述磁铁设于磁铁安装座上，所述磁铁安装座可移动套于立杆上，所述光电门传感器通过支撑架设于底座上方；所述底座内设有信号采集器，所述信号采集器通过信号线分别与光电门传感器和线圈相连。作为优选，所述线圈设于线圈调节板上，且线圈调节板上设有至少两个接线孔，每个接线孔对应不同匝数的线圈。作为优选，所述线圈设于线圈调节板上，且线圈调节板上设有至少两个接线孔，每个接线孔对应不同匝数的线圈。作为优选，所述磁铁安装座中间为空心结构并套于立杆上但不与立杆接触。作为优选，所述立杆上设有刻度。本实验器工作原理：保持线圈固定不动，将磁铁安装座提起，分别依次间隔3cm，从不同高度自然释放，光电门传感器记录挡光实验，测得5组实验数据，进行比较；通过改变选择不同的线圈匝数可进行重复实验。本技术能实现如下技术效果：（1）通过改变磁铁的下落高度而改变磁铁通过光电门传感器的挡光时间，得到“线圈切割磁感线的时间”，以代替线圈的运动，即线圈不动，磁铁动，使实验过程更加稳定，使实验结果更加精确；（2）本实验器为定量测量验证公式，使实验更具有说服力；（3）通过光电门传感器记录挡光时间，信号采集器采集感应电动势使实验操作更简单，实验结果更加直观；（4）线圈匝数可调节，为一个变量，实验可以通过控制变量法验证，使实验结果更具有说服力。附图说明图1为本实施例法拉第电磁感应定律实验器的立体结构示意图。标注说明：底座1，封头2，接线孔3，线圈4，立杆5，支撑架6，磁铁安装座7，USB座8，光电门传感器9，线圈调节板10，导线11，接线柱12。具体实施方式为了使本技术的技术手段及其所能达到的技术效果，能够更清楚更完善的揭露，兹提供了一个实施例，并结合附图作如下详细说明：如图1所示，图1为本实施例法拉第电磁感应定律实验器的立体结构示意图。本实施例法拉第电磁感应定律实验器，包括底座1、线圈4、立杆5、磁铁和光电门传感器9，线圈4固定设于底座1上，立杆5竖直设于底座1上，立杆5上设有刻度，以满足记录从不同高度落下的磁铁产生的电磁感应，立杆5采用铝合金方形立杆5。磁铁设于磁铁安装座7上，磁铁安装座7中间为空心结构，并套于立杆5上，但不与立杆5接触，可相对立杆5上下移动。光电门传感器9通过支撑架6设于底座1上方，支撑架6竖直设于底座1上，并且可根据实验的需要，自由地调节支撑架6在底座1上的位置。支撑架6用于安装光电门传感器9，且光电门传感器9可以在支撑架6上移动，以调节光电门传感器9的高度，支撑架6为铝合金材质。底座1内设有信号采集器（图中未标明），信号采集器中设有USB座8，信号采集器通过信号线分别与光电门传感器9和线圈4相连。信号采集器收集线圈4处产生的感应电动势的数值和光电门传感器9测出的挡光时间，并将信息传递给计算机软件。线圈4设于线圈4调节板上，且线圈4调节板上设有至少两个接线孔3，每个接线孔3对应不同匝数的线圈4。本实施例中设有四个接线孔3，每个接线孔3对应不同匝数的线圈4，分别对应线圈4匝数为0匝、150匝、300匝、450匝，实验时，可以根据需要的线圈4匝数，将导线11上的接线柱12插入不同的接线孔3。本实施例法拉第电磁感应定律实验器的验证原理：法拉第电磁感应定律，公式表述为：E=NΔφ/Δt=NSΔB/Δt。实验中线圈4截面（S）和两个位置之间的（ΔB）是定值，故本实验涉及的变量为线圈4匝数（N）和线圈4经过光电门的“切割”时间（Δt）。采用控制变量法，逐一改变两个量，观察电动势（E）和两者的关系，最后归纳出结论。本实施例法拉第电磁感应定律实验器的使用：实验前：1、调节光电门传感器9的位置，并注意光电门传感器9挡光孔的位置，使磁铁下落刚好经过挡光孔；2、调节支撑光电门传感器9的支撑架6，以符合实验需求。3、USB数据线一端连接本实验器上的USB座8，另一端与电脑连接。实验时：1、保持线圈4固定不动，将磁铁安装座7提起，分别依次间隔3cm，从不同高度自然释放，测得5组实验数据，进行比较；2、通过改变选择不同的线圈4匝数可进行重复实验。本实施例通过光电门传感器9，自动记录磁铁下落时的挡光时间，采集器同时采集挡光时的感应电动势，计数同步且准确。磁铁从不同的高度下落，通过直线拟合的方式直观实时地反映当前感应电动势与速度变化的关系。通过接线柱12插入不同的接线孔3来改变线圈4匝数，绘制不同匝数线圈4对感应电动势的影响，使操作更简洁方便，实验结果更加直观。以上内容是结合本技术的优选实施方式对所提供技术方案所作的进一步详细说明，不能认定本技术具体实施只局限于上述这些说明，对于本技术所属
的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种法拉第电磁感应定律实验器，包括底座、线圈、立杆、磁铁和光电门传感器，其特征在于，所述线圈固定设于底座上，所述立杆竖直设于底座上，所述磁铁设于磁铁安装座上，所述磁铁安装座可移动套于立杆上，所述光电门传感器通过支撑架设于底座上方；所述底座内设有信号采集器，所述信号采集器通过信号线分别与光电门传感器和线圈相连。

【技术特征摘要】
1.一种法拉第电磁感应定律实验器，包括底座、线圈、立杆、磁铁和光电门传感器，其特征在于，所述线圈固定设于底座上，所述立杆竖直设于底座上，所述磁铁设于磁铁安装座上，所述磁铁安装座可移动套于立杆上，所述光电门传感器通过支撑架设于底座上方；所述底座内设有信号采集器，所述信号采集器通过信号线分别与光电门传感器和线圈相连。2.如权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐金，曹伟东，丁涛涛，杨佳豪，邹伟，
申请(专利权)人：浙江胜昔信息科技有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33