一种中学物理电磁感应实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，所述电磁感应设备包括复合U形磁体、磁体驱动装置和闭合回路，所述复合U形磁体包括U形磁体和U形磁感线映射装置，所述磁体驱动装置包括固定夹、升降杆、运动小车、轨道和控制器，所述U形磁感线映射装置能够有效模拟出匀强磁场中相互平行的磁感线。所述磁体驱动装置采用电机及控制器进行自动化控制，运动方向和运动速度能够精准控制，从而使导电棒能够以不同速度不同方向作切割磁感线运动，即横向切割、竖向切割、纵向切割和斜向切割，因而能够进一步验证感应电流产生的大小、方向和哪些因素有关，同一个实验装置能够进行多种实验操作。

An electromagnetic induction experimental device for middle school physics

【技术实现步骤摘要】
一种中学物理电磁感应实验装置
本技术涉及中学物理实验教具领域，特别是涉及一种中学物理电磁感应实验装置。
技术介绍
物理学是一门实验科学，许多物理概念的引入、物理规律的得出都和实验有着密切的联系。中学阶段是孩子探索物理学的启蒙阶段，但是在中学物理的实验教学中，存在许多难点。尤其电和磁模块，所涉及的内容较为抽象，学生只有通过实验才能更进一步的认识电磁原理。而在现有的电和磁的实验教学中，仍旧存在许多问题，特别是电磁感应现象的实验。电磁感应现象即闭合电路的一部分导体在磁场中作切割磁感线运动时，导体中就会产生电流，产生的电流叫作感应电流。现有的电磁感应实验演示教具将导电棒与检流计串联形成闭合回路，通过手动使导电棒在U形磁体形成的匀强磁场中作切割磁感线运动，从而产生感应电流，感应电流通过检流计进行反馈显示。上述实验装置中存在如下问题：首先，匀强磁场是抽象的概念，磁感线的方向在实验中不能直观显现，不便于学生理解；其次，导电棒在切割磁场运动过程中与闭合回路连接的稳定性无法保证，从而使产生的感应电流较弱，检流计测得的电流较小，无法明显的反馈显示，实验效果差；最后，手动操作导电棒进行移动，不能精确控制导电棒移动的速度和方向，无法进一步验证感应电流产生的大小、方向和哪些因素（导电棒切割的速度大小、导电棒切割的方向、U形磁体的强度、切割导线的条数、导电棒的有效长度）有关。
技术实现思路
针对现有上述磁感线方向无法直观显现、产生感应电流较弱、导电棒运动不稳定、无法进一步验证感应电流影响因素、实验效果不明显的技术问题，本技术提供了一种中学物理电磁感应实验装置。本技术是通过以下方式实现的：一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，其特征在于，所述实验箱包括底座和防护罩，所述底座设置在所述防护罩下方，所述防护罩可拆卸的安装在所述底座上。所述电磁感应设备设置在实验箱的底座上，所述电磁感应设备包括：复合U形磁体、磁体驱动装置和闭合回路。所述复合U形磁体包括U形磁体和U形磁感线映射装置，其中所述U形磁体端部平直部分分别为磁体的N极和S极，两极之间为匀强磁场；所述U形磁感线映射装置与所述U形磁体形状相同，并通过粘结剂与所述U形磁体的侧面粘接，所述U形磁感线映射装置呈空心结构，所述U形磁感线映射装置一端平直部分内部设置有多排安装孔，每个安装孔中均设置有一个激光管，所述安装孔和所述激光管呈矩阵状排列，所述激光管光线射向所述U形磁感线映射装置另一端平直部分，所述U形磁感线映射装置另一端平直部分迎光面设置有反射板。所述磁体驱动装置包括固定夹、升降杆、运动小车、轨道和控制器，所述固定夹上部夹持固定所述复合U形磁体，下部与升降杆相连，所述升降杆用于控制所述复合U形磁体做升降运动，所述升降杆下部固定在运动小车顶面上，所述运动小车包括小车本体和万向轮，小车本体为空心箱状结构，箱状结构内部设置有驱动机构和电源，所述驱动机构用于控制升降杆升降和运动小车运动，所述万向轮为四个，分别设置在小车本体底部四角，所述轨道固定安装在实验箱的底座顶面上，所述控制器固定安装在实验箱的底座侧面上，两对轨道垂直设置，运动小车在轨道上横向或纵向运动，所述控制器与驱动机构连接，控制器为PLC控制器。所述闭合回路包括门型导电棒和检流计，所述门型导电棒固定安装在实验箱的底座顶面上，所述门型导电棒底部两端通过导线与所述检流计接线柱连接，所述导线设置在底座内部。进一步地，所述防护罩为由玻璃面板拼接而成的盒状结构，其中背面面板设置有黑色不透光板。进一步地，所述底座、U形磁感线映射装置和固定夹均由绝缘材料制成。进一步地，所述固定夹可拆卸的安装固定在所述复合U形磁体上。进一步地，所述驱动机构为电机，电机通过变速器提供不同的动力输出。进一步地，所述控制器为PLC控制器，所述控制器上分别设置横向、升降、纵向、横向-升降和纵向-升降五个开关。进一步地，所述U形磁感线映射装置还包括电源和开关，电源分别和开关、激光管相连，电源设置在所述U形磁感线映射装置空心结构内部，开关设置在所述U形磁感线映射装置与激光管相对的一端平直部分上表面，用于控制激光管的开闭。由上述技术方案可以看出，本技术具有以下有益效果：1.由于本技术设置了U形磁感线映射装置，U形磁感线映射装置与U形磁体形状相同，两者侧面通过粘结剂相粘接，U形磁感线映射装置中激光管射出相互平行的光线，照射到与之相对的反射板上，并且通过防护罩背面黑色不透光板的映衬，从而模拟出匀强磁场中相互平行的磁感线，因而使学生更加直观的看到导电棒切割磁场的运动状态，便于学生理解记忆。2.由于本技术设置了运动小车和门型导电棒，与现有技术中U形磁体固定不动，导电棒作切割磁感线运动相反，本技术将门型导电棒固定，采用运动小车带动U形磁体进行移动，保证了切割磁感线运动的相同效果的同时，使闭合回路连接更加稳定，感应电流不会因为导电棒的移动而产生偏差，检流计测得的数据更加稳定，实验效果更加明显。3.由于本技术设置了升降杆和相互垂直的导轨，运动小车通过万向轮在导轨上做水平移动，升降杆控制U形磁体做纵向升降移动，并且采用电机及控制器进行自动化控制，运动方向和运动速度能够精准控制，从而使导电棒能够以不同速度不同方向作切割磁感线运动，即横向切割、竖向切割、纵向切割和斜向切割，对应着横向、升降、纵向、横向-升降和纵向-升降五个开关。固定夹可拆卸的安装固定在所述复合U形磁体上，便于更换不同磁场强度的U形磁体。因而通过上述设置能够进一步验证感应电流产生的大小、方向和哪些因素（导电棒切割的速度大小、导电棒切割的方向、U形磁体的强度、切割导线的条数、导电棒的有效长度）有关，即E=BLV，同一个实验装置能够进行多种实验操作。附图说明：为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为现有技术电磁感应实验装置示意图。图2为本技术中学物理电磁感应实验装置主视图。图3为本技术中学物理电磁感应实验装置中黑色不透光板的示意图。图4为本技术PLC控制器详图。图5为本技术复合U形磁体详图Ⅰ。图6为本技术复合U形磁体详图Ⅱ。附图标记说明：底座-1、防护罩-2、复合U形磁体-3、U形磁体-31、U形磁感线映射装置-32、安装孔-33、反射板-34、固定夹-4、升降杆-5、轨道-6、控制器-7、小车本体-8、万向轮-9、门型导电棒-10、检流计-11、导线-12、黑色不透光板-13、开关-14。具体实施方式：以下结合附图对本技术的实施例进行详细说明，但是本技术可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。下面参考图1至图6对本申本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，其特征在于，所述实验箱包括底座（1）和防护罩（2），所述底座（1）设置在所述防护罩（2）下方，所述防护罩（2）可拆卸的安装在所述底座（1）上，所述电磁感应设备设置在实验箱的底座（1）上，所述电磁感应设备包括：复合U形磁体（3）、磁体驱动装置和闭合回路；/n所述复合U形磁体（3）包括U形磁体（31）和U形磁感线映射装置（32），其中所述U形磁体（31）端部平直部分分别为磁体的N极和S极，两极之间为匀强磁场；所述U形磁感线映射装置（32）与所述U形磁体（31）形状相同，并通过粘结剂与所述U形磁体（31）的侧面粘接，所述U形磁感线映射装置（32）呈空心结构，所述U形磁感线映射装置（32）一端平直部分内部设置有多排安装孔（33），每个安装孔（33）中均设置有一个激光管，所述安装孔（33）和所述激光管呈矩阵状排列，所述激光管光线射向所述U形磁感线映射装置（32）另一端平直部分，所述U形磁感线映射装置（32）另一端平直部分迎光面设置有反射板（34）；/n所述磁体驱动装置包括固定夹（4）、升降杆（5）、运动小车、轨道（6）和控制器（7），所述固定夹（4）上部夹持固定所述复合U形磁体（3），下部与升降杆（5）相连，所述升降杆（5）用于控制所述复合U形磁体（3）做升降运动，所述升降杆（5）下部固定在运动小车顶面上，所述运动小车包括小车本体（8）和万向轮（9），小车本体（8）为空心箱状结构，箱状结构内部设置有驱动机构和电源，所述驱动机构用于控制升降杆（5）升降和运动小车运动，所述万向轮（9）为四个，分别设置在小车本体（8）底部四角，所述轨道（6）固定安装在实验箱的底座（1）顶面上，所述控制器（7）固定安装在实验箱的底座（1）侧面上，两对轨道（6）垂直设置，运动小车在轨道（6）上横向或纵向运动，所述控制器（7）与驱动机构连接，控制器（7）为PLC控制器；/n所述闭合回路包括门型导电棒（10）和检流计（11），所述门型导电棒（10）固定安装在实验箱的底座（1）顶面上，所述门型导电棒（10）底部两端通过导线（12）与所述检流计（11）接线柱连接，所述导线（12）设置在底座（1）内部；/n所述驱动机构为电机，电机通过变速器提供不同的动力输出，所述控制器（7）为PLC控制器，所述控制器（7）上分别设置横向、升降、纵向、横向-升降和纵向-升降五个开关。/n...

【技术特征摘要】
1.一种中学物理电磁感应实验装置，包括实验箱和电磁感应设备，其特征在于，所述实验箱包括底座（1）和防护罩（2），所述底座（1）设置在所述防护罩（2）下方，所述防护罩（2）可拆卸的安装在所述底座（1）上，所述电磁感应设备设置在实验箱的底座（1）上，所述电磁感应设备包括：复合U形磁体（3）、磁体驱动装置和闭合回路；
所述复合U形磁体（3）包括U形磁体（31）和U形磁感线映射装置（32），其中所述U形磁体（31）端部平直部分分别为磁体的N极和S极，两极之间为匀强磁场；所述U形磁感线映射装置（32）与所述U形磁体（31）形状相同，并通过粘结剂与所述U形磁体（31）的侧面粘接，所述U形磁感线映射装置（32）呈空心结构，所述U形磁感线映射装置（32）一端平直部分内部设置有多排安装孔（33），每个安装孔（33）中均设置有一个激光管，所述安装孔（33）和所述激光管呈矩阵状排列，所述激光管光线射向所述U形磁感线映射装置（32）另一端平直部分，所述U形磁感线映射装置（32）另一端平直部分迎光面设置有反射板（34）；
所述磁体驱动装置包括固定夹（4）、升降杆（5）、运动小车、轨道（6）和控制器（7），所述固定夹（4）上部夹持固定所述复合U形磁体（3），下部与升降杆（5）相连，所述升降杆（5）用于控制所述复合U形磁体（3）做升降运动，所述升降杆（5）下部固定在运动小车顶面上，所述运动小车包括小车本体（8）和万向轮（9），小车本体（8）为空心箱状结构，箱状结构内部设置有驱动机构和电源，所述驱动机构用于控制升降杆（5）升降和运动小车运动，所述万向轮（9）为四个，分别设置在小车本体（8）底部四角，所述轨道（6）固定安...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志华，
申请(专利权)人：张志华，
类型：新型
国别省市：河南;41