楞次定律演示仪制造技术

本发明专利技术公开了一种楞次定律演示仪，包括底座，竖直板，第一线圈，条形磁铁，第二线圈，铁芯，放大器，磁极检测器，电流方向指示板，电源，开关和导线等。用导线将第一线圈、放大器、第二线圈和电流方向指示板连接为一个回路，第一线圈与第二线圈电流绕向相同，当条形磁铁缓慢插入或拔出第一线圈时，产生的感应电流经过放大器放大后进入第二线圈和电流方向指示板，磁极检测器通过检测第二线圈的磁场方向即可显示出第一线圈中感应电流的磁场方向，电流方向指示板同步显示对应的感应电流方向，且显示时间长，本发明专利技术直观完整显示出了磁通量变化到感应电流磁场方向，感应电流磁场方向到感应电流方向的逻辑关系，便于学生理解楞次定律。便于学生理解楞次定律。便于学生理解楞次定律。

【技术实现步骤摘要】
楞次定律演示仪


[0001]本专利技术涉及一种物理教学演示仪器，具体为一种楞次定律演示仪器。

技术介绍

[0002]楞次定律是物理学中的一个重要定律，其内容为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。学生对楞次定律的理解比较困难，而目前还没有完整又直观的呈现楞次定律的仪器。中学物理教材中所用的楞次定律实验装置是用一个线圈连接一块电流表，在线圈中抽插条形磁铁，让学生观察电流表指针的偏转方向，归纳总结条形磁铁的运动方向和电流表指针偏转方向的关系，从而得出实验结论。这套装置结构简单，但是用电流表指针偏转表示电流方向不够直观，一些改进的方案如专利号为CN201620147603.9公开了一种装置，该装置用发光二极管替换电流表，用红绿两种颜色的发光二极管区分感应电流的方向，这样做确实比电流表直观，但该装置感应电流持续时间过短，发光二极管一闪而过，效果不明显。更为重要的是上述装置均没有显示感应电流的磁场方向，学生需要跳过这一中介物理量，去寻找感应电流方向与磁通量变化的关系，显然上述装置均没有完整直观的呈现楞次定律。

技术实现思路

[0003]为了克服现有技术中感应电流方向不直观，呈现时间短，感应电流的磁场方向没有直观显示等问题，本专利技术提供了一种楞次定律演示仪。本专利技术所采用的技术方案为：
[0004]一种楞次定律演示仪，包括底座，竖直板，第一线圈，条形磁铁，第二线圈，铁芯，放大器，磁极检测器，电流方向指示板，电源，开关和导线等。
[0005]所述放大器包括第一运算放大器，第二运算放大器，NPN三极管，PNP三极管，第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻。信号经过第一电阻从第一运算放大器的反向输入端输入，从第一运算放大器输出端输出后经过第二电阻从第二运算放大器的反向输入端输入，从第二运算放大器的输出端输出后进入NPN三极管和PNP三极管的基极，NPN三极管和PNP三极管的基极连接在一起，射极连接在一起构成互补输出级，信号从射极输出。第三电阻作为反馈电阻连接第一运算放大器的输出端和反向输入端，第四电阻作为反馈电阻连接第二运算放大器的输出端和反向输入端，第一运算放大器和第二运算放大器的同向输入端均接地GND。
[0006]所述磁极检测器包括第一单极霍尔开关，第二单极霍尔开关，第一绿色发光二极管，第一红色发光二极管，第五电阻，第六电阻。第一单极霍尔开关印字面靠近铁芯，输出端连接第一绿色发光二极管的负极，第一绿色发光二极管的正极经过第五电阻连接电源正极。第二单极霍尔开关无字面靠近铁芯，输出端连接第一红色发光二极管的负极，第一红色发光二极管的正极经过第六电阻连接电源正极。
[0007]所述电流方向指示板包括第二绿色发光二极管，第二红色发光二极管，第七电阻，第八电阻，第九电阻。第七电阻作为分压电阻与第二绿色发光二极管串联，第八电阻作为分
压电阻与第二红色发光二极管串联，第九电阻作为分流电阻上述两个支路并联。
[0008]竖直板的左边安装第一线圈，右边安装第二线圈，上边背面安装放大器，下边安装电流方向指示板，铁芯固定在第二线圈内，磁极检测器安装在竖直板上紧靠铁芯处，用导线将第一线圈，第二线圈，放大器，电流方向指示板连接为一个回路，第一线圈与第二线圈电流绕向相同，电源和开关安装在竖直板背面，电源提供三个接线端，电源正极和电源负极给放大器和磁极检测器供电，取电源电势中点为地GND，地GND分别连接放大器对应接地端和第一线圈下端。当条形磁铁插入或拔出第一线圈时，产生的感应电流经过放大器放大后进入第二线圈和电流方向指示板，磁极检测器通过检测第二线圈的磁场方向即可显示出第一线圈中感应电流的磁场方向，电流方向指示板同步显示对应的感应电流方向。
[0009]本专利技术的有益效果是通过放大器将第一线圈的电流放大，条形磁铁在第一线圈中缓慢移动即可获得较大电流，便于磁极检测器检测磁场方向，同时延长了磁极检测器和电流方向指示板的显示时间，通过检测电流得到放大的第二线圈的磁场方向显示出第一线圈的磁场方向，解决了第一线圈在条形磁铁插入或拔出时周围同时存在两个磁场不好检测感应电流磁场方向的难题，把楞次定律中感应电流磁场的方向直观的呈现出来，本专利技术可以让学生直观的观察到楞次定律的物理量并体会各物理量间的逻辑关系，快速而准确的理解楞次定律。
附图说明
[0010]图1为本专利技术楞次定律演示仪正面结构示意图
[0011]图2为本专利技术楞次定律演示仪背面结构示意图
[0012]图3为本专利技术中放大器电路图
[0013]图4为本专利技术中磁场检测器电路图
[0014]图5为本专利技术中电流方向指示板电路图
[0015]图6为本专利技术中线圈骨架端面示意图
[0016]附图标记说明：1、底座，2、竖直板，3、第一线圈，4、条形磁铁，5、第二线圈，6、铁芯，7、磁极检测器，8、电流方向指示板，9、第一单极霍尔开关，10、第二单极霍尔开关，11、第一绿色发光二极管，12、第一红色发光二极管，13、第二绿色发光二极管，14、第二红色发光二极管，15、第一接线柱。16、第二接线柱，17、第五接线柱，18、第六接线柱，19、第四接线柱，20、第三接线柱，21、第七接线柱，22、第八接线柱，23、放大器，24、第十接线柱，25、第十二接线柱，26、第十三接线柱，27、第十一接线柱，28、第九接线柱，29、第十七接线柱，30、双刀双掷开关，31、第十五接线柱，32、第十四接线柱，33、第十六接线柱，34、18650锂电池，35、第一运算放大器，36、第二运算放大器，37、NPN三极管，38、PNP三极管，39、第一电阻，40、第三电阻，41、第二电阻，42、第四电阻，43、第五电阻，44、第六电阻，45、第七电阻，46、第八电阻，47、第九电阻。
具体实施方式
[0017]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步描述。此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0018]楞次定律演示仪正面结构如图1所示，包括底座1，竖直板2，第一线圈3，条形磁铁
4，第二线圈5，铁芯6，磁极检测器7，电流方向指示板8等。竖直板2为10mm厚白色硬塑料板，上面绘有电路连接示意图，放大器标识，磁极指示标识，电流指示标识。第一线圈3骨架内径43mm，长104mm，用直径0.27mmQZ型漆包线平绕1150匝，下端封闭防止条形磁铁4从第一线圈3掉落，第二线圈5骨架内径11mm，长84mm，用直径0.59mmQZ型漆包线平绕400匝，线圈的绕向如图1所示，用黄色丝带绕在线圈上标识线圈绕向，线圈骨架两端形状如图6，直边贴合竖直板2用螺丝固定在竖直板2上，铁芯6为T字型，从上往下插入第二线圈5，下端套上螺母固定。铁芯6长96mm，主杆直径10mm，头部直径12mm，厚2mm，条形磁铁4长169mm宽20mm厚9mm，所述磁极检测器7电路结构如图4所示，包括第一单极霍尔开关9，第二单极霍尔开关10，第一绿色发光二极管11，第一红色发光二极管12，第五电阻43，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种楞次定律演示仪，包括底座(1)，竖直板(2)，第一线圈(3)，条形磁铁(4)，第二线圈(5)，铁芯(6)，放大器(23)，磁极检测器(7)，电流方向指示板(8)，电源，开关和导线等，其特征在于：所述竖直板(2)的左边安装第一线圈(3)，右边安装第二线圈(5)，上边背面安装放大器(23)，下边安装电流方向指示板(8)，铁芯(6)固定在第二线圈(5)内，磁极检测器(7)安装在竖直板(2)上紧靠铁芯(6)处，用导线将第一线圈(3)，第二线圈(5)，放大器(23)，电流方向指示板(8)连接为一个回路，第一线圈(3)与第二线圈(5)电流绕向相同，电源和开关安装在竖直板(2)背面，电源提供三个接线端，电源正极和电源负极给放大器(23)和磁极检测器(7)供电，取电源电势中点为地GND，地GND分别连接放大器(23)对应接地端和第一线圈(3)下端，当条形磁铁插入(4)或拔出第一线圈(3)时，产生的感应电流经过放大器(23)放大后进入第二线圈(5)和电流方向指示板(8)，磁极检测器(7)通过检测第二线圈(5)的磁场方向即可显示出第一线圈(3)中感应电流的磁场方向，电流方向指示板(8)同步显示对应的感应电流方向。2.根据权利要求1所述的楞次定律演示仪，其特征在于：所述放大器(23)包括第一运算放大器(35)，第二运算放大器(36)，NPN三极管(37)，PNP三极管(38)，第一电阻(39)，第二电阻(41)，第三电阻(40)，第四电阻(42)，信号经过第一电阻(39)从第一运算放大器(35)的反向输入端输入，从第一运算放大器(35)输出端输出后经过第二电阻(...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨红兵，
申请(专利权)人：杨红兵，
类型：发明
国别省市：