專利名稱：法拉第電磁感應實驗器的制作方法
技術領域：
法拉第電磁感應實驗器技術領域[0001]本實用新型涉及一種法拉第電磁感應實驗器，屬于教學實驗用具技術領域。
技術背景[0002]目前，公知的高中物理教學中一直缺乏能夠直接歸納出電磁感應定律的教學實 驗。教材上一般的說法是經過大量精確實驗總結出，電路中感應電動勢的大小，跟穿過這 一電路的磁通量變化率成正比，這就是法拉第電磁感應定律，公式表述為Ε = ηΔ Φ/At =nBLvo[0003]由于缺乏實驗基礎，學生接受這個定律缺乏必要的感性認識。硬性地給出結論，會 使學生失去探究科學的興趣。即使有試圖通過實驗來驗證這個結論的，也只是將人工纏繞 的線圈固定后與電壓表或電壓傳感器相連接，使磁鐵下落并穿過線圈，然后通過電壓表指 針的偏轉或電壓傳感器的波形變化確定感應電動勢的大小。通過更換不同匝數的線圈，改 變磁鐵的數量或改變磁鐵下落的高度來總結法拉第電磁感應定律。這樣的實驗所得到的實 驗結果不能實時精確的記錄數據，所以只能完成定性測量，不能定量得出感應電動勢與相 關某一參量成正比關系。并且這種實驗方法繁瑣、操作不嚴謹，使得實驗缺少說服力。發(fā)明內容[0004]本實用新型針對現有法拉第電磁感應實驗中存在的不足，提供一種計數精確、操 作簡單、能夠直觀的觀測到實驗現象的法拉第電磁感應實驗器。[0005]本實用新型的法拉第電磁感應實驗器采用以下技術解決方案[0006]該法拉第電磁感應實驗器包括底座、線框、線框滑軌、光電門傳感器、光電門支架、 磁鐵、磁鐵架和功能桿；線框滑軌、光電門支架和磁鐵架均安裝在底座上，線框安裝在線框 滑軌的軌道上，光電門傳感器安裝在光電門支架上，磁鐵固定安裝在磁鐵架上；底座內安裝 有信號采集器，信號采集器中設置有USB座、英式插座和連接導線，英式插座通過信號線與 光電門傳感器連接；線框內纏繞有線圈，線框外側安裝有一組接線柱，接線柱與信號采集器 中的連接導線相連；功能桿安裝在線框上。[0007]底座的兩側均設置有滑槽，線框滑軌和光電門支架通過裝入滑槽內的螺栓安裝在 底座上。[0008]底座上位于線框的下方設有緩沖裝置，用來降低線框下落時對底座的沖擊力。[0009]功能桿一端為擋光部，一端為手柄部。[0010]光電門傳感器采用中國專利文獻CN201352358公開的《一種滴定計數器》中所述 的光電門傳感器。[0011]本實用新型的法拉第電磁感應實驗器的實驗過程如下[0012]將USB座通過USB通訊線連接計算機，然后手持功能桿的手柄部使線框從某一高 度下落。當功能桿擋光部經過光電門傳感器時，光電門傳感器自動記錄擋光的時間，信號 采集器同時采集擋光時間和感應電動勢。如此反復使線框從不同高度下落，得到多組感應電動勢(E)與速度(ν)的數據。由于在實驗過程中磁鐵強度及線框長度不變，即公式E = nBLv中的B與L不變，可通過控制變量法探究感應電動勢與速度的關系。將連接導線插接 接線柱，以同樣的方法使線框下落，點擊計算機法拉第實驗軟件中的擬合工具，法拉第實驗 軟件中出現多條關于感應電動勢(E)與速度(ν)的過原點的直線，在同一速度下比較多個 感應電動勢的數值，即可驗證感應電動勢(E)與匝數(η)的正比關系。[0013]本實用新型通過光電門傳感器自動記錄當前的擋光時間并通過軟件計算出速度， 采集器同時采集擋光時的感應電動勢，計數同步且準確。線框從不同的高度下落，通過直線 擬合的方式直觀實時的反映當前感應電動勢與速度變化的關系。通過插拔接線柱來改變線 圈匝數，計算機軟件就能夠繪制不同匝數線圈對感應電動勢的影響，使操作更簡潔方便。


[0014]圖1是本實用新型的整體結構示意圖。[0015]圖2是本實用新型中線框的側面結構示意圖。[0016]圖3是本實用新型的底座底面結構示意圖。[0017]圖中1、光電門傳感器，2、螺栓，3、光電門支架，4、螺栓，5、磁鐵架，6、磁鐵，7、緩沖 裝置，8、USB座，9、底座，10、線框滑軌，11、接線柱，12、線框，13、功能桿，14、線圈，15、滑槽， 16、穿線孔，17、英式插座，18、信號采集器。
具體實施方式
[0018]如圖1所示，本實用新型包括底座9、線框12、線框滑軌10、光電門支架3、光電門 傳感器1、磁鐵架5、磁鐵6和功能桿13。底座9的兩側均設置有滑槽15 (參見圖幻，線框滑 軌10和光電門支架3通過螺栓4安裝在底座9上，兩者的位置可通過調節(jié)滑槽15內螺栓 4的位置來調節(jié)。底座9中設有穿線孔16，在底座9的上表面位于線框12的下方設有緩沖 裝置7，以用來降低線框12下落時對底座9的沖擊力。底座9內安裝信號采集器18，信號 采集器18中設置有USB座8、英式插座17和連接導線。USB座8通過USB線連接計算機， 英式插座17通過信號線連接光電門傳感器1。信號采集器18同時采集感應電動勢和光電 門傳感器1擋光的數據，并將數據送入計算機進行數據處理。[0019]線框12安裝在線框滑軌10的軌道上，可沿線框滑軌10上下滑動。如圖2所示， 線框12內纏繞有線圈14，線框12外側安裝有連接不同匝數線圈的多個接線柱11，接線柱 11與信號采集器18中的連接導線相連。線框12上還固定安裝有功能桿13，功能桿13 — 端為擋光部，一端為手柄部，擋光部的作用是做擋光用，手柄部用于提起線框12使其在線 框滑軌10內滑動。[0020]光電門傳感器1通過螺栓2固定安裝在光電門支架3上。[0021]磁鐵架5安裝在底座9上，磁鐵6固定安裝在磁鐵架5上。[0022]使用時，將USB數據線一端連接計算機，另一端連接法拉第電磁感應實驗器的USB 座8 ；信號線一端連接光電門傳感器1，另一端穿過穿線孔16連接法拉第電磁感應實驗器的 英式插座17。打開計算機中的法拉第實驗軟件，點擊調零和記錄數據按鈕，然后手持功能桿 13 (手柄的一端)使線框12從某一高度下落，如此反復使線框12從不同高度下落，即可得 到多組感應電動勢(E)與速度(ν)的數據。將連接導線插接不同的接線柱11，以同樣的方4法使線框12下落，點擊法拉第實驗軟件中繪線工具，則法拉第實驗軟件中出現多條關于感 應電動勢(E)與速度(ν)的過原點的直線，通過分析實驗數據，從而驗證感應電動勢(E)與 速度(ν)和感應電動勢(E)與匝數(η)的正比關系。
權利要求1.一種法拉第電磁感應實驗器，包括底座、線框、線框滑軌、光電門傳感器、光電門支 架、磁鐵、磁鐵架和功能桿；其特征是線框滑軌、光電門支架和磁鐵架均安裝在底座上，線 框安裝在線框滑軌的軌道上，光電門傳感器安裝在光電門支架上，磁鐵固定安裝在磁鐵架 上；底座內安裝有信號采集器，信號采集器中設置有USB座、英式插座和連接導線，英式插 座通過信號線與光電門傳感器連接；線框內纏繞有線圈，線框外側安裝有一組接線柱，接線 柱與信號采集器中的連接導線相連；功能桿安裝在線框上。
2.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應實驗器，其特征是所述底座的兩側均設置 有滑槽，線框滑軌和光電門支架通過裝入滑槽內的螺栓安裝在底座上。
3.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應實驗器，其特征是所述底座上位于線框的 下方設有緩沖裝置。
4.根據權利要求1所述的法拉第電磁感應實驗器，其特征是所述功能桿一端為擋光 部，一端為手柄部。
專利摘要本實用新型提供了一種法拉第電磁感應實驗器，包括底座、線框、線框滑軌、光電門傳感器、光電門支架、磁鐵、磁鐵架和功能桿；線框滑軌、光電門支架和磁鐵架均安裝在底座上，線框安裝在線框滑軌的軌道上，光電門傳感器安裝在光電門支架上，磁鐵固定安裝在磁鐵架上；底座內安裝有信號采集器，信號采集器中設置有USB座、英式插座和連接導線，英式插座通過信號線與光電門傳感器連接；線框內纏繞有線圈，線框外側安裝有一組接線柱，接線柱與信號采集器中的連接導線相連；功能桿安裝在線框上。本實用新型計數同步且準確，操作簡潔方便，能夠直觀的觀測到實驗現象。
文檔編號G09B23/18GK201820384SQ201020569120
公開日2011年5月4日 申請日期2010年10月21日 優(yōu)先權日2010年10月21日
發(fā)明者馮容士, 李鼎, 陳開云 申請人:山東省遠大網絡多媒體股份有限公司