本實(shí)用新型涉及教學(xué)用具技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種法拉第電磁感應(yīng)探究演示裝置。

背景技術(shù)：

因磁通量變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的現(xiàn)象，閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)里做切割磁感線(xiàn)的運(yùn)動(dòng)時(shí)、或通過(guò)閉合電路的磁通量發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流，這種現(xiàn)象叫電磁感應(yīng)現(xiàn)象，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小由法拉第電磁感應(yīng)定律確定，電動(dòng)勢(shì)的方向由楞次定律提供。法拉第電磁感應(yīng)定律是高中物理的一個(gè)重要內(nèi)容，同時(shí)也是一個(gè)教學(xué)難點(diǎn)，學(xué)校通常配備有實(shí)驗(yàn)器材進(jìn)行演示，以便于學(xué)生理解?，F(xiàn)有實(shí)驗(yàn)器材采用線(xiàn)圈與條形磁鐵的簡(jiǎn)單組合，感應(yīng)電流的方向與磁通量的變化關(guān)系缺乏直觀性，感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小缺乏定量性探究，實(shí)驗(yàn)器材零散，沒(méi)有系列化的實(shí)驗(yàn)套具。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種法拉第電磁感應(yīng)探究演示裝置，該演示裝置使用起來(lái)形象直觀、可進(jìn)行定量探究、操作方便、教學(xué)性強(qiáng)，且其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本低，便于進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的普及和推廣。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是，設(shè)計(jì)一種法拉第電磁感應(yīng)探究演示裝置，包括：演示板、設(shè)于演示板上的至少一組演示套具，演示套具包括至少一個(gè)磁鐵、安裝在演示板上的試驗(yàn)管、環(huán)繞在試驗(yàn)管上的線(xiàn)圈、及與線(xiàn)圈串聯(lián)的測(cè)量?jī)x表，試驗(yàn)管的內(nèi)部設(shè)有貫通至其兩端的通孔，磁鐵的尺寸小于通孔的直徑。

優(yōu)選的，演示套具還包括：發(fā)光元件和放大器，發(fā)光元件串聯(lián)放大器后并聯(lián)至測(cè)量?jī)x表的兩端。

優(yōu)選的，演示套具還包括：與測(cè)量?jī)x表并聯(lián)連接電壓傳感器。

優(yōu)選的，演示套具還包括：設(shè)于試驗(yàn)管下方用于承接磁鐵的沙桶。

優(yōu)選的，演示套具還包括：設(shè)于試驗(yàn)管頂部的限位擋板，試驗(yàn)管的頂部設(shè)有可容納限位擋板活動(dòng)插拔的缺口，限位擋板插在該缺口內(nèi)，磁鐵放置在限位擋板上。

優(yōu)選的，演示板上設(shè)有兩組左右并列擺放的演示套具，兩組演示套具的限位擋板連接成一體。

在一實(shí)施例中，兩組演示套具內(nèi)的線(xiàn)圈匝數(shù)不同。

在另一實(shí)施例中，兩組演示套具內(nèi)的試驗(yàn)管上均排布圓孔，一演示套具內(nèi)的試驗(yàn)管為非磁性金屬管道，另一演示套具內(nèi)的試驗(yàn)管為非金屬管道。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型將試驗(yàn)管、線(xiàn)圈、磁鐵及測(cè)量?jī)x表等器材組裝整合為演示套具安裝在演示板上，實(shí)際教學(xué)時(shí)可靈活設(shè)置單個(gè)演示套具或兩個(gè)演示套具，進(jìn)行楞次定律、法拉第電磁感應(yīng)定律及電磁阻尼效應(yīng)等驗(yàn)證演示，具有較大的教學(xué)優(yōu)勢(shì)。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其中：

圖1是本實(shí)用新型第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型第二實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型第三實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1至3所示，本實(shí)用新型提出的法拉第電磁感應(yīng)探究演示裝置，包括：演示板1和設(shè)于演示板1上的至少一組演示套具。

如圖1、2所示，演示套具包括：磁鐵2、試驗(yàn)管3、線(xiàn)圈4及測(cè)量?jī)x表5，試驗(yàn)管3通過(guò)卡銷(xiāo)可拆卸安裝在演示板1上，試驗(yàn)管3的內(nèi)部同軸設(shè)有通孔，磁鐵2的尺寸小于通孔的直徑，線(xiàn)圈4環(huán)繞在試驗(yàn)管3的外壁上，測(cè)量?jī)x表5與線(xiàn)圈4的兩端串聯(lián)連接，可為電壓表或電流表。使用時(shí)將磁鐵2在試驗(yàn)管3的頂端釋放，磁鐵2沿著試驗(yàn)管3向下滑動(dòng)，線(xiàn)圈4內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)及感應(yīng)電流，利用測(cè)量?jī)x表5檢測(cè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小及指示感應(yīng)電流的方向，試驗(yàn)管3的下方設(shè)有沙桶6，磁鐵從試驗(yàn)管3中滾落后落入沙桶6中。

如圖1所示，為了更直觀的顯示感應(yīng)電流的方向，演示套具內(nèi)還可以設(shè)置發(fā)光元件7和放大器8，發(fā)光元件7串聯(lián)放大器8后并聯(lián)至測(cè)量?jī)x表5的兩端，利用發(fā)光元件7的發(fā)光狀態(tài)來(lái)指示感應(yīng)電流的方向及感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。如圖2所示，演示套具內(nèi)也可以設(shè)置電壓傳感器9，電壓傳感器9與測(cè)量?jī)x表5并聯(lián)，利用電壓傳感器9檢測(cè)電壓或電流并轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)來(lái)指示感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小。

較優(yōu)的，如圖1至3所示，為了方便進(jìn)行定量研究，演示套具內(nèi)還設(shè)有限位擋板10，試驗(yàn)管3的頂部設(shè)有可容納限位擋板10活動(dòng)插拔的缺口，限位擋板10插在該缺口內(nèi)。使用時(shí)先把磁鐵2放置在限位擋板10上，抽掉限位擋板10后磁鐵2靜止釋放，限位擋板10的設(shè)置可以確保每次實(shí)驗(yàn)磁鐵2保持在同一高度。當(dāng)演示板1上設(shè)有兩組左右并列擺放的演示套具時(shí)，兩組演示套具的限位擋板10連接成一體，這樣可以保證兩組演示套具內(nèi)的磁鐵2位于同一高度，抽出限位擋板10時(shí)兩組演示套具內(nèi)的磁鐵2同時(shí)掉落，對(duì)比效果直觀準(zhǔn)確，大大減少實(shí)驗(yàn)誤差。

以下是本實(shí)用新型進(jìn)行幾個(gè)實(shí)施例：

如圖1所示，第一實(shí)施例是進(jìn)行楞次定律的探究，演示套具內(nèi)具有測(cè)量?jī)x表5及發(fā)光元件7，使用演示板1上的一組演示套具，第一步釋放磁鐵2并使磁鐵的N極向著線(xiàn)圈4運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量?jī)x表5的指針擺動(dòng)和發(fā)光元件7的開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示感應(yīng)電流的方向，分析感應(yīng)電流方向與磁通量變化的關(guān)系；第二步釋放磁鐵2并使磁鐵的S極向著線(xiàn)圈運(yùn)動(dòng)，通過(guò)測(cè)量?jī)x表5的指針擺動(dòng)和發(fā)光元件7的開(kāi)關(guān)狀態(tài)顯示感應(yīng)電流的方向，分析此時(shí)感應(yīng)電流方向與磁通量變化的關(guān)系，驗(yàn)證楞次定律。

第二實(shí)施例是進(jìn)行法拉第電磁感應(yīng)定律的研究，包含定性研究和定量研究。如圖1所示，在定性研究中，演示套具內(nèi)具有測(cè)量?jī)x表5及發(fā)光元件7，使用演示板1上的一組演示套具，將磁鐵2從試驗(yàn)管3頂端靜止釋放，試驗(yàn)管3可根據(jù)現(xiàn)象是否明顯的需要采取豎直或傾斜模式，試驗(yàn)管3采用非金屬管道，磁鐵2穿過(guò)試驗(yàn)管3上的線(xiàn)圈4。該定性研究中控制變量為線(xiàn)圈4匝數(shù)、磁鐵2個(gè)數(shù)、磁鐵2釋放的高度，通過(guò)測(cè)量?jī)x表5的指針指向數(shù)值和發(fā)光元件7的亮度判斷產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)大小。

如圖2所示，在定量研究中，使用演示板1上的兩組演示套具，兩組演示套具內(nèi)的線(xiàn)圈4匝數(shù)不同，第一步將兩個(gè)磁鐵2分別放置在限位擋板10的兩端上，抽掉限位擋板10讓磁鐵2分別從同樣的高度靜止釋放，使之穿過(guò)線(xiàn)圈4匝數(shù)不同的試驗(yàn)管3，記錄線(xiàn)圈4匝數(shù)分別為n1、n2的測(cè)量?jī)x表5對(duì)應(yīng)的脈沖電壓最大值；第二步將磁鐵2放置在其中一組演示套具的限位擋板10上，抽掉限位擋板10后磁鐵2靜止釋放，先后從相同高度靜止釋放1個(gè)、2個(gè)磁鐵，使之穿過(guò)同一試驗(yàn)管3，記錄對(duì)應(yīng)1個(gè)和2個(gè)磁鐵通過(guò)時(shí)測(cè)量?jī)x表5對(duì)應(yīng)的脈沖電壓最大值；第三部對(duì)多次數(shù)據(jù)匯總得出E=n△φ／△t。

如圖3所示，第三實(shí)施例是進(jìn)行電磁阻尼效應(yīng)的探究，使用演示板1上的兩組演示套具，兩組演示套具內(nèi)的試驗(yàn)管3上均排布圓孔，一演示套具內(nèi)的試驗(yàn)管為非磁性金屬管道，另一演示套具內(nèi)的試驗(yàn)管為非金屬管道，將兩個(gè)磁鐵2分別放置在限位擋板10的兩端上，抽掉限位擋板10讓磁鐵2從同樣的高度靜止釋放，使之穿過(guò)非磁性金屬管道和非金屬管道，記錄磁鐵2穿過(guò)的時(shí)間長(zhǎng)短判斷阻尼效果。

以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。