一种基于扭秤的安培力演示装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于扭秤的安培力演示装置，主要应用于安培力现象的物理实验教学演示装置技术领域，含碱性电池组、开关、毫安表、滑动变阻器，支架、横杆、扭秤支架、悬丝、悬臂、半导体激光器、针孔滤波器、光屏，所述支架顶部固定连接横杆，所述横杆设置若干限位孔，所述限位孔内插入受力导线；所述扭秤支架顶部设置悬丝，所述悬丝底部连接悬臂，所述悬臂中心处设置反射镜、水平仪，所述悬臂两端设置平衡螺母，所述悬臂两端底部可拆卸连接磁铁。应用本实用新型专利技术一种基于扭秤的安培力演示装置，安全可靠，拆装方便，安装使用便捷，可以让学生在课堂上亲自动手操作，互动性强，整备质量轻，方便教师携带。

【技术实现步骤摘要】
一种基于扭秤的安培力演示装置
本技术涉及安培力现象的物理实验教学演示装置
，具体涉及一种基于扭秤的安培力演示装置。
技术介绍
目前，传统的简易安培力演示装置由一个U型磁铁、两根直导轨、闸刀开关、铜棒和稳压电源构成。通常先将两根直导轨平行放置，再将铜棒放到两导轨上，两导轨中间存在由U型磁铁提供的垂直于平面的磁场。闭合开关后铜棒通电，在安培力的作用下铜棒在磁场中沿直导轨运动。实验中，可以通过改变铜棒长度、磁场大小、电流大小来探究安培力F与电流I、磁场强度B、铜棒长度L的关系。但传统的安培力演示装置存在如下缺点：一、需要用到体积较大、重量较重的稳压电源，不方便教师携带和进行课堂演示；二、由于铜棒质量较大惯性大，与导轨间的摩擦力也较大，需要很大电流产生的安培力才足以使铜棒移动；三、在实验时稍不注意就容易将稳压电源烧毁，所以在教学中通常由有经验的老师操作，同学们只能观看而不能动手实践，实验的互动性不强；四、在实验过程中只能简单地观察到铜棒运动，铜棒在导轨上的运动位移不能精确记录，导致电能转换为动能的物理过程不能清晰地展示出来；五、传统装置对电流和磁场强度变化的灵敏度不高。
技术实现思路
本技术针对现有的安培力演示装置的缺陷，提出一种有关安培力现象的物理实验教学演示装置。本技术的技术方案为：一种基于扭秤的安培力演示装置，包括碱性电池组、开关、毫安表、滑动变阻器，还包括支架、横杆、扭秤支架、悬丝、悬臂、半导体激光器、针孔滤波器、光屏，所述支架顶部固定连接横杆，所述横杆设置若干限位孔，所述限位孔内插入受力导线；所述扭秤支架顶部设置悬丝，所述悬丝底部连接悬臂，所述悬臂中心处设置反射镜、水平仪，所述悬臂两端设置平衡螺母，所述悬臂两端底部可拆卸连接磁铁；所述扭秤支架两侧设置半导体激光器、针孔滤波器和光屏，所述光屏设置刻度；所述碱性电池组、开关、毫安表、滑动变阻器、受力导线之间电气连接。优选的，所述悬丝采用线径为0.02mm的高纯钨丝制作。优选的，所述扭秤支架一侧设置制动刷，所述制动刷采用玻璃纤维丝制作。优选的，所述针孔滤波器孔径为0.1mm。优选的，所述横杆、悬臂采用质量较轻的木材制作。优选的，所述磁铁采用表面剩磁强度为5000高斯的钕铁硼磁钢。优选的，所述滑动变阻器的阻值为1000Ω。优选的，所述毫安表的量程为15mA。本技术所要解决的技术问题是：提供一种基于扭秤的安培力演示装置，只需要普通的碱性电池作为电源，安全便捷，方便教师携带和进行课堂演示；只需要极小的电流产生的安培力即可完成安培力现象的演示；克服了传统安培力演示实验中容易烧毁稳压电源的问题，同时解决了传统安培力演示实验中只能由有经验的老师操作，同学们只能观看，不能动手实践，实验的互动性不强的问题；解决了传统实验过程中，只能简单地观察到铜棒运动，铜棒在导轨上的运动位移不能精确记录，导致电能转换为动能的物理过程不能清晰地展示出来的问题；解决了传统实验装置对电流和磁场强度变化的灵敏度不高的问题。本技术的有益效果：一种基于扭秤的安培力演示装置，根据力的作用的相互性，实验中受力导线受到安培力，磁铁受到安培力的反作用力，固定受力导线，则安培力的反作用力使磁铁运动，即可观察安培力现象；而传统安培力实验是固定磁体，使通电导体运动，实验装置的灵敏度低，安培力的改变量难以观察到，影响安培力的因素没有完全展示出来，相较于传统安培力实验而言，该装置实验现象更直观、实验内容更丰富；应用光学放大方法，通过光的反射来展现扭转角度的微小变化，将扭秤微小的转动角度放大为光点在光屏上的位移，直观地实现了安培力改变量的测量；可以通过改变对安培力大小有影响的物理量来观测安培力的变化；安全可靠，拆装方便，安装使用便捷，可以让学生在课堂上亲自动手操作，互动性强，整备质量轻，方便教师携带。附图说明图1为本技术结构示意图；图2为本技术结构示意图；图3为本技术主视图；图4为本技术左视图；图5为本技术俯视图；图6为本技术使用状态参考图；图中，1-支架，2-横杆，201-限位孔，202-受力导线，3-扭秤支架，301-制动刷，4-悬丝，5-悬臂，501-反射镜，502-水平仪，503-平衡螺母，504-磁铁，6-半导体激光器，7-针孔滤波器，8-光屏，9-碱性电池组，10-开关，11-毫安表，12-滑动变阻器。具体实施方式本技术的具体实施方式为：如图1、图2、图3、图4、图5所示，一种基于扭秤的安培力演示装置，包括碱性电池组9、开关10、毫安表11、滑动变阻器12，还包括支架1、横杆2、扭秤支架3、悬丝4、悬臂5、半导体激光器6、针孔滤波器7、光屏8，所述支架1顶部固定连接横杆2，所述横杆2设置若干限位孔201，所述限位孔201内插入受力导线202；所述扭秤支架3顶部设置悬丝4，所述悬丝4底部连接悬臂5，所述悬臂5中心处设置反射镜501、水平仪502，所述悬臂5两端设置平衡螺母503，所述悬臂5两端底部可拆卸连接磁铁504；所述扭秤支架3两侧设置半导体激光器6、针孔滤波器7和光屏8；所述碱性电池组9、开关10、毫安表11、滑动变阻器12、受力导线202之间电气连接。本技术的原理：限位孔201内可插入不同长度L的受力导线202，碱性电池组9、开关10、毫安表11、滑动变阻器12、受力导线202之间电气连接；闭合开关前，滑动变阻器12调到最大值、半导体激光器6、针孔滤波器7和光屏8保持同一高度，闭合开关后，电流从碱性电池组9的正极流出，经过毫安表11之后又经过滑动变阻器12的上接线柱，从下接线柱流出，分别流向左右两边的两根受力导线202，最后分别回到碱性电池组9负极。受力导线202在磁场中受到安培力作用，但因为受力导线202固定在横杆2上，故受力导线202运动状态不改变，保持静止。根据力的作用的相互性，此时磁铁504受到安培力的反作用力而带动悬臂5转动，同时悬丝4被扭曲后产生扭力，扭力与安培力的反作用力平衡时，悬臂5停止转动；该过程中，激光光点由静止开始在光屏8上水平移动一段位移后再次静止；该装置基于扭秤结构对微小作用力的高灵敏度响应，通过扭秤的扭转现象展示安培力，可以让学生直观地观察到电流I、磁场强度B、通电导体受力长度L这三个物理量的变化对安培力F的影响。通过调整滑动变阻器12的阻值改变电流I，通过改变悬臂5与横杆2的垂直距离改变磁场强度B，通过改变受力导线202穿过的限位孔201来改变受力导线202在磁场中的受力长度L，分别设置多组实验。所述光屏8设置刻度，便于指示和测量光点的移动。观察不同情况下光点移动的位移，该位移即光点在光屏8上移动的刻度，从而定性比较电流I，磁场强度B，导体受力长度L的变化对安培力F影响。水平仪502和平衡螺母503，便于调节悬臂5，使悬臂5水平，避免因悬臂5不水平对实验造成影响。采用两节电压为1.5V的普通碱性电池串联作为碱性本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于扭秤的安培力演示装置，包括碱性电池组(9)、开关(10)、毫安表(11)、滑动变阻器(12)，其特征在于：还包括支架(1)、横杆(2)、扭秤支架(3)、悬丝(4)、悬臂(5)、半导体激光器(6)、针孔滤波器(7)、光屏(8)，所述支架(1)顶部固定连接横杆(2)，所述横杆(2)设置若干限位孔(201)，所述限位孔(201)内插入受力导线(202)；所述扭秤支架(3)顶部设置悬丝(4)，所述悬丝(4)底部连接悬臂(5)，所述悬臂(5)中心处设置反射镜(501)、水平仪(502)，所述悬臂(5)两端设置平衡螺母(503)，所述悬臂(5)两端底部可拆卸连接磁铁(504)；所述扭秤支架(3)两侧设置半导体激光器(6)、针孔滤波器(7)和光屏(8)，所述光屏(8)设置刻度；所述碱性电池组(9)、开关(10)、毫安表(11)、滑动变阻器(12)、受力导线(202)之间电气连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于扭秤的安培力演示装置，包括碱性电池组(9)、开关(10)、毫安表(11)、滑动变阻器(12)，其特征在于：还包括支架(1)、横杆(2)、扭秤支架(3)、悬丝(4)、悬臂(5)、半导体激光器(6)、针孔滤波器(7)、光屏(8)，所述支架(1)顶部固定连接横杆(2)，所述横杆(2)设置若干限位孔(201)，所述限位孔(201)内插入受力导线(202)；所述扭秤支架(3)顶部设置悬丝(4)，所述悬丝(4)底部连接悬臂(5)，所述悬臂(5)中心处设置反射镜(501)、水平仪(502)，所述悬臂(5)两端设置平衡螺母(503)，所述悬臂(5)两端底部可拆卸连接磁铁(504)；所述扭秤支架(3)两侧设置半导体激光器(6)、针孔滤波器(7)和光屏(8)，所述光屏(8)设置刻度；所述碱性电池组(9)、开关(10)、毫安表(11)、滑动变阻器(12)、受力导线(202)之间电气连接。


2.根据权利要求1所述的一种基于扭秤的安培力演示装置，其特征在于：所述悬丝(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清扬，
申请(专利权)人：李清扬，
类型：新型
国别省市：云南;53