本发明专利技术提出一种对比式磁石缓降演示装置，其包括由7根铝合金”口形”支撑框架组成的支架、四个滚轮，可移动支架、一根带小孔的空心铜管、一根中空且有夹层的的亚克力玻璃管，玻璃管外壁缠有闭合导电膜，导电膜外缠有10个带二极管的电磁线圈、一个带有磁铁的数字显示弹簧、四个同尺寸的强磁铁、两个光电门，配套的数据接收器、另一根铝合金”口形”支撑框架，可固定光电门、三个可接住磁铁的小盒、一个由两个铜环组成的小铜管，组成的对比式磁石缓降演示装置。本发明专利技术能够同时允许多人参与演示楞次定律有关的实验，具有较强的互动性、趣味性。趣味性。趣味性。
【技术实现步骤摘要】
一种对比式磁石缓降演示装置
[0001]本专利技术属于演示物理仪器制作领域，具体是一种对比式磁石缓降演示装置，可演示楞次定律、自由落体等运动过程。
技术介绍
[0002]楞次定律（Lenz's law）是一条电磁学的定律，可以用来判断由电磁感应而产生的电动势的方向。它是由俄国物理学家海因里希
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楞次（Heinrich Friedrich Lenz）在1834年发现的。楞次定律指感应电流具有这样的方向，即感应电流的磁场总要阻碍引起感应电流的磁通量的变化，又或者说感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因。楞次定律是电磁学内容中一个非常重要的物理定律，是高中乃至大学物理教学的重点也是难点，但由于其很抽象,学生难以真正理解其本质, 因此需要研发一款装置简单、参与度高、现象直观的教学仪器，不仅有利于激发学生学习兴趣，还可以提高学生的动手能力。
[0003]现有演示楞次定律的实验装置，一般只用铜管来演示，并不能让学生直观观察磁石缓降的过程，且实验内容比较单一，没有对比度，不利于课堂演示和学生的观察，也不能很好地锻炼学生的动手能力和创新能力。又或者现有一些专利技术专利，只直观演示自由落体和楞次定律的简单现象，不能定量及定性测量，也不利于学生深入了解其物理原理与定律。
技术实现思路
[0004]针对现有技术的不足，为了提供一种更直观显示且便于观察、制作方法简便、演示效果更明显的楞次定律演示装置，本申请人根据多年教学实践经验，提出了一种对比式磁石缓降演示装置。利用本实验仪器可以直观演示铜管磁石缓降，自由落体，以及利用电解质溶液演示楞次定律且每个实验都可单独拆卸及操作，并且利用光电门、数据接收器等电子设备，更精准的测量出强磁铁在空心管中做自由落体以及楞次缓降两种下落过程所用的时间，并计算出相对应的速度等参量。
[0005]依据本专利技术的技术方案，提供一种对比式磁石缓降演示装置，其包括由7根铝合金”口形”支撑框架组成的支架、四个滚轮，可移动支架、一根带小孔的空心铜管、一根中空且有夹层的的亚克力玻璃管，玻璃管外壁缠有闭合导电膜，导电膜外缠有10个带二极管的电磁线圈、一个带有磁铁的数字显示弹簧、四个同尺寸的强磁铁、两个光电门，配套的数据接收器、另一根铝合金”口形”支撑框架，可固定光电门、三个可接住磁铁的小盒、一个由两个铜环组成的小铜管，组成的对比式磁石缓降演示装置。7根铝合金“口形”支撑框架组成的支架中，底部四根以#型固定，其长度均为60cm，#型中的两根横梁固定在竖梁（平行于地面）内侧的中间位置，每个衔接处都用配套螺丝钉固定。两根长为100cm的支撑框（垂直于地面）固定在竖梁上侧中心处，连接处用配套螺丝钉固定。第七根支撑框，长60cm，固定在竖梁（垂直于地面）上方90cm处，且水平方向固定，同样用配套螺丝钉固定，用于固定演示楞次定律的管子;四个滚轮固定在整体支架中的底部竖梁处，每个位置在离端部3cm处；空心铜管竖直固定在上面横梁左侧10cm处；一根中空亚克力管竖直固定在横梁30cm处；一根外壁贴有
导电膜且带有夹层的亚克力管竖直固定在衡量右侧10cm处。其中三根管子用可自由拆卸的塑料夹子夹住固定，塑料夹子用金属细丝缠好固定；一个带有磁铁的数字显示弹簧可悬挂在上端横梁空隙处；另一根长100cm的铝合金”口形”支撑框架固定在整体支架中底部横梁三分之处且用螺丝钉固定，可固定光电门；两个光电门用螺丝固定在100cm长的竖直支架上，且两者相距50cm，同时连接配套的数据采集器；三个可接住磁铁的小盒粘贴在整体支架横梁上面，每个盒子相对应一个空心管，用于接收下落的磁铁。
[0006]其中，铝合金”口形”支撑框架组成的支架下面安装四个滚轮，构成可移动支架；铝合金”口形”支撑框架宽2cm高2cm，中间“口”形区域宽6mm、高4mm。带均匀小孔的空心铜管的外径3cm、内径2cm、长90cm，其中每个小孔直径为5mm。亚克力玻璃管的外径3cm、内径2cm、长90cm。
[0007]优选地，中空且有夹层的的亚克力玻璃管的夹层缝宽5mm、外壁厚15mm、内壁厚10mm、长90cm；夹层能够加入氯化钠或硫酸铜电解质溶液。
[0008]优选地，闭合导电膜为透明的，直径为2cm、长90cm、厚0.05MM、方阻6欧/每平方米、针对波长为400~700纳米的可见光的透过率为83%，完全闭合于中空且有夹层的的亚克力玻璃管外壁外，导电膜外圈缠有带二极管的电磁线圈共10个。
[0009]更优选地，带有磁铁的数字显示弹簧为便携式钩秤弹簧秤，其下端悬挂一个强磁铁。铝合金”口形”支撑框架固定有光电门，铝合金”口形”支撑框架长40cm、宽2cm、高2cm、中间“口”形区域宽6mm、高4mm。对比式磁石缓降演示装置配有有两个光电门及配套数据接收器。由两个小铜环组成的铜管的长10cm、外径3cm、内径2cm。
[0010]进一步地，三个可接住磁铁的小盒均为能够放置磁铁的无盖且可抽拉式小盒，其直径为3.1cm、高为1.5cm。
[0011]与现有技术相比，本专利技术仅仅使用一根中空且有夹层的的亚克力玻璃管，夹层可加入氯化钠或硫酸铜等电解质溶液，透明导电膜完全闭合于亚克力玻璃管外壁，导电膜外圈缠有带二极管的电磁线圈，就可以完成演示楞次定律、自由落体等运动过程。
[0012]其一：实现了可视化效果。
[0013]其二，可与自由落体相对比磁石在管中下降，速度会变慢很多，并利用光电门记录磁石下降延缓时间。
[0014]其三，利用便携式带有磁铁的数字显示弹簧上显示器数字变化可直观演示楞次定律中，磁石下降过程的“来拒去留”现象。即闭合导体回路中的感应电流，其流向总是企图使感应电流自己激发的穿过回路面积的磁通量，能够抵消或补偿引起感应电流的磁通量的增加或减少。
[0015]本专利技术装置允许设计的尺寸非常大，可以在学校教室环境或者展览馆、科技馆等大型场所进行展示。总之，本专利技术装置可以演示楞次定律中磁石缓降现象，互动性强。作为教学仪器具有较好的教学效果，作为科普仪器具有较强的科普性。
附图说明
[0016]图1为依据本专利技术的对比式磁石缓降演示装置示意。
[0017]图2为对比式磁石缓降演示装置中带有均匀小孔的铜管正面示意图。
[0018]图3为对比式磁石缓降演示装置中的带有导电膜和螺线圈及二极管的亚克力管正
面放大结构示意图。
具体实施方式
[0019]下面将结合本专利技术仪器中的附图，对本专利技术仪器实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术仪器中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。另外地，不应当将本专利技术的保护范围仅仅限制至下述具体结构或部件或具体参数。
[0020]本专利技术的对比式磁石缓降演示装置包括7根铝合金”口形”支撑框架组成的整体支架，其中横梁可悬挂住演示楞次定律的铜管、演示自由落体的亚克力玻璃管、演示可视化楞次定律的带本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种对比式磁石缓降演示装置，其特征在于，其包括由7根铝合金“口形”支撑框架组成的支架、四个滚轮、可移动支架、一根带小孔的空心铜管、一根中空且有夹层的的亚克力玻璃管，其中7根铝合金“口形”支撑框架组成的支架中的底部四根以#型固定，其长度均为60cm，#型中的两根平行于地面的横梁固定在竖梁内侧的中间位置，每个衔接处都用配套螺丝钉固定；两根长为100cm且垂直于地面的支撑框固定在竖梁上侧中心处，连接处用配套螺丝钉固定；第七根支撑框，长60cm，固定在垂直于地面的竖梁上方90cm处，且在水平方向上固定，使用配套螺丝钉固定用于固定演示楞次定律的管子；四个滚轮固定在整体支架中的底部竖梁处，每个位置在离端部3cm处；空心铜管竖直固定在上面横梁左侧10cm处；一根中空亚克力管竖直固定在横梁30cm处；一根外壁贴有导电膜且带有夹层的亚克力管竖直固定在衡量右侧10cm处；其中三根管子用能够自由拆卸的塑料夹子夹住固定，塑料夹子用金属细丝缠绕固定；一个带有磁铁的数字显示弹簧悬挂在上端横梁空隙处；另一根长100cm的铝合金”口形”支撑框架固定在整体支架中底部横梁三分之处且用螺丝钉固定；使用螺丝将两个光电门固定在100cm长的竖直支架上，且两者相距50cm，同时连接配套的数据采集器；三个可接住磁铁的小盒粘贴在整体支架横梁上面，每个盒子相对应一个空心管，用于接收下落的磁铁。2.根据权利要求1所述的对比式磁石缓降演示装置，其特征在于，铝合金”口形”支撑框架组成的支架下面安装四个滚轮，构成可移动支架；铝合金”口形”支撑框架宽2cm高2cm，中间“口”形区域宽6mm、高4mm；其中玻璃管外壁缠有闭合导电膜，导电膜...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵春红，陈宗强，王晓杰，孙骞，孔勇发，
申请(专利权)人：南开大学，
类型：发明
国别省市：
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