一種安培力演示儀器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種安培力演示儀器，包括U形磁鐵101，基座104，支架106，導體接線柱1、導體接線柱2、導體接線柱3和導體接線柱4，導體棒102、導體棒103；所述支架106安裝在基座104上，包括平行于基座的支架桿1061、支架桿1062和垂直于基座的支架桿1063、支架桿1064；導體接線柱1和導體接線柱2平行地放置在支架桿1061上，導體棒102放置在導體接線柱1和2上，并與導體接線柱1和導體接線柱2垂直；導體接線柱3和導體接線柱4平行地放置在支架桿1062上，導體棒103放置在導體接線柱3和4上，并與導體接線柱3和導體接線柱4垂直。
【專利說明】
一種安培力演示儀器
技術領域
[0001] 本實用新型涉及一種磁感領域的演示儀器，尤其涉及一種安培力演示儀器。
【背景技術】
[0002] 通電導線在磁場中受到的力稱為安培力。中學實驗室里，演示安培力的實驗，是用 繩子吊著導線框放在U形磁鐵中，通過安培力作用下繩子傾斜程度來判斷安培力的大小，顯 得過于簡陋，只能定性的判斷。
[0003] 學生對于安培力方向的判斷進行抽象的思維和空間的想象能力不足，同時對影響 安培力大小的因素判斷存在困難。

【發(fā)明內容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本實用新型提出一種安培力演示儀器，包括U形磁鐵 101，基座104,支架106,導體接線柱1、導體接線柱2、導體接線柱3和導體接線柱4,導體棒 102、導體棒103;所述支架106安裝在基座104上，包括平行于基座的支架桿1061、支架桿 1062和垂直于基座的支架桿1063、支架桿1064;導體接線柱1和導體接線柱2平行地放置在 支架桿1061上，導體棒102放置在導體接線柱1和2上，并與導體接線柱1和導體接線柱2垂 直;導體接線柱3和導體接線柱4平行地放置在支架桿1062上，導體棒103放置在導體接線柱 3和4上，并與導體接線柱3和導體接線柱4垂直。
[0005] 其中，支架桿1061上包括凹槽1071和凹槽1072;支架桿1062包括凹槽1073、凹槽 1074、凹槽1075和凹槽1076。
[0006] 其中，凹槽1071和凹槽1072之間的距離與凹槽1073和凹槽1076之間的距離相等、 且為凹槽1074和凹槽1075之間距離的兩倍。
[0007] 其中，所述演示儀器還包括底座105,所述U形磁鐵101放置在底座105上，而底座 105放置在基座104上。
[0008] 其中，上導軌包括導體接線柱1、導體接線柱2和導體棒102,下導軌包括導體接線 柱3、導體接線柱4和導體棒103。
[0009] 其中，將上、下導軌在相同的電源中并聯(lián)，在上、下導軌的回路中各串聯(lián)一個電流 表和一個可調電阻;在干路上接一個總開關。
[0010]本實用新型具有以下特點：
[0011] 1.雙層導軌，通過宏觀比較上下導體棒的運動速度可判斷受力大小，直接判斷影 響安培力大小的因素。
[0012] 2.有兩個電流表分別準確測出上下兩層電路中的電流讓學生直觀看出電路的電 流變化，提高定性探究安培力結果的說服力
[0013] 3.蹄形磁鐵提供豎直向下或向上的勻強磁場，水平導軌上可移動導體棒為實驗提 供與磁場方向垂直的電流方向，兩者建立了一個相互垂直的物理模型，有助于學生學習左 手定則的內容。
[0014] 4.實驗現(xiàn)象明顯直觀，操作簡單，實驗過程中只需打開電源開關、調節(jié)變阻器即可 進行操作。
[0015] 5.實驗現(xiàn)象的可見度高，合適課堂教學演示。
【附圖說明】
[0016] 圖1為本實用新型安培力演示儀器的結構示意圖；
[0017] 圖2是本實用新型的實驗原理圖。
【具體實施方式】
[0018] 下面結合附圖對本實用新型做詳細說明。
[0019] 如圖1所示為本實用新型的安培力演示儀器的結構示意圖。該演示儀器包括U形磁 鐵101，U形磁鐵101放置在底座105上，而底座105放置在基座104上。所述基座104長為54cm， 寬為14cm，高為1.3cm。支架106安裝在基座104上，支架106由兩根垂直于基座的支架桿 1063、支架桿1064和兩根平行于基座的支架桿1061、支架桿1062組成。支架桿1061上有兩個 相距為6cm的凹槽1071和凹槽1072;支架桿1062有四個凹槽，分別為凹槽1073、凹槽1074、凹 槽1075和凹槽1076,凹槽1073和凹槽1076相距6cm，凹槽1074、凹槽1075相距3cm。把長直徑 0.5mm長為50cm的空心銅棒安裝在雙層支架上，保持水平。
[0020] 實際操作中，保證凹槽1071和凹槽1072之間的距離與凹槽1073和凹槽1076之間的 距離相等、且為凹槽1074和凹槽1075之間距離的兩倍即可，其余部分的結構尺寸滿足實驗 需求即可。本部分的尺寸數(shù)據(jù)僅為示例，本領域技術人員可根據(jù)實際操作需求，合理地選擇 滿足實驗需求的尺寸數(shù)據(jù)。
[0021] 導體接線柱1和導體接線柱2平行地放置在支架桿1061上，導體棒102放置在導體 接線柱1和2上，并與其垂直;導體接線柱3和導體接線柱4平行地放置在支架桿1062上，導體 棒103放置在導體接線柱3和4上，并與其垂直。
[0022] 圖2是本實用新型的實驗原理圖。將上、下導軌在相同的電源中并聯(lián)，所述上導軌 包括導體接線柱1、導體接線柱2和導體棒102,下導軌包括導體接線柱3、導體接線柱4和導 體棒103;在上、下導軌的回路中各串聯(lián)一個電流表和一個可調電阻;在干路上接一個總開 關。
[0023] 磁場對電流可以產(chǎn)生力的作用。U形磁鐵可提供勻強磁場的環(huán)境，讓水平的上、下 導軌上的可移動導體棒102、103處于勾強磁場中，并且與磁場方向垂直，給導體棒102、103 通入電流時，由左手定則可判斷通電導體棒102、103在勻強磁場中的受力方向。
[0024] 當上層通電導體棒102的電流I比下層通電導體棒103的電流I大時，上層通電導體 棒102的加速度比下層通電導體棒103的加速度大；當上層通電導體棒102的有效長度L比下 層通電導體棒103的有效長度L長時，上層通電導體棒102的加速度比下層通電導體棒103的 加速度大。當上層通電導體棒102所處的磁場B比下層通電導體棒103所處的磁場B更強時， 上層通電導體棒102的加速度比下層通電導體棒103的加速度大。通過兩個電流表同時準確 讀出上下兩層電路的電流。
[0025] 下面通過兩個具體的實驗對本實用新型作進一步說明。
[0026]方案1:驗證磁場對電流可以產(chǎn)生力的作用：
[0027]打開總開關，將電源分別接入上、下導軌，讓導體棒102、103處于勻強磁場當中。當 閉合開關時，上、下層的通電導體棒102、103移動。
[0028]方案2:探究安培力的方向：
[0029] 打開電源開關，讓磁場方向豎直向下或者向上，將電源分別接上、下導軌，并且讓 導體棒102、103與磁場方向垂直。閉合開關，通電導體棒102、103運動，即可根據(jù)實驗現(xiàn)象總 結出判定安培力方向的左手定則。
[0030] 方案3:定性探究安培力的大小
[0031] (1)、探究電流I對安培力F的影響： '觀察上下兩層導體棒的運動情況
[0032]-運動速度快· * * F大CI大） _運動速度慢*·* F?。↖?。?br>[0033]支架桿1062上的兩根接線柱相距為6cm，那么上層通電導體棒的有效長度L = 6cm， 下層通電導體棒的有效長度L = 6cm，當B和L保持相同時，接通電源，分別調節(jié)上層和下層電 路的滑動變阻器為電路提供所需的適合電流值，比較上下兩層導體棒的運動快慢。
[0034] (2)、探究通電導體長度L對安培力F的影響： _觀察上下兩層導體棒的運動情況
[0035]-運動速度快·** F大CL大） 運動速度慢?。↙小）
[0036]在本部分實驗中，當B和I保持相同時，讓支架桿1062上的兩根接線柱相距為3cm， 那么上層通電導體棒的有效長度L = 6cm，下層通電導體棒的有效長度L = 3cm，接通電源，比 較上下兩層導體棒的運動快慢。
[0037] (3)、探究磁場強度B對安培力F的影響： _觀察上下兩層導體棒的運動情況
[0038] -運動速度快**· F大（B大） -運動速度慢·** F?。˙小）
[0039] 在本部分實驗中，需要兩個U型磁鐵，一個磁性很強，一個磁性較弱，以便給實驗提 供強弱不同的磁場。將兩塊強弱不同的U型磁鐵分別放在兩頭，保持上下兩層的L和I相同， 接通電源，可以看見，上下兩層的導體棒運動快慢不同。
[0040] 雖然通過實施例描述了本實用新型，本領域普通技術人員知道，本實用新型有許 多變形和變化而不脫離本實用新型的精神，希望所附的權利要求包括這些變形和變化而不 脫離本實用新型的精神。
【主權項】
1. 一種安培力演示儀器，其特征在于:該演示儀器包括U形磁鐵（101)，基座（104)，支架 (106)，第一導體接線柱（1)、第二導體接線柱(2)、第三導體接線柱(3)和第四導體接線柱 (4)，第一導體棒(102)、第二導體棒(103); 所述支架（106)安裝在基座（104)上，包括平行于基座的第一支架桿（1061)、第二支架 桿(1062)和垂直于基座的第三支架桿(1063)、第四支架桿(1064); 第一導體接線柱（1)和第二導體接線柱(2)平行地放置在第一支架桿（1061)上，第一導 體棒(102)放置在第一導體接線柱（1)和第二導體接線柱(2)上，并與第一導體接線柱（1)和 第二導體接線柱(2)垂直;第三導體接線柱(3)和第四導體接線柱(4)平行地放置在第二支 架桿（1062)上，第二導體棒（103)放置在第三導體接線柱(3)和第四導體接線柱(4)上，并與 第三導體接線柱(3)和第四導體接線柱(4)垂直。2. 根據(jù)權利要求1所述的安培力演示儀器，其特征在于:第一支架桿（1061)上包括第一 凹槽（1071)和第二凹槽（1072);第二支架桿（1062)包括第三凹槽（1073)、第四凹槽（1074)、 第五凹槽（1075)和第六凹槽（1076)。3. 根據(jù)權利要求2所述的安培力演示儀器，其特征在于：第一凹槽（1071)和第二凹槽 (1072)之間的距離與第三凹槽（1073)和第六凹槽（1076)之間的距離相等、且為第四凹槽 (1074)和第五凹槽(1075)之間距離的兩倍。4. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的安培力演示儀器，其特征在于:所述演示儀器還包括 底座（105)，所述U形磁鐵(101)放置在底座（105)上，而底座（105)放置在基座（104)上。5. 根據(jù)權利要求1-3任一項所述的安培力演示儀器，其特征在于:上導軌包括第一導體 接線柱（1)、第二導體接線柱(2)和第一導體棒（102)，下導軌包括第三導體接線柱(3)、第四 導體接線柱(4)和第二導體棒(103)。6. 根據(jù)權利要求5所述的安培力演示儀器，其特征在于:將上、下導軌在相同的電源中 并聯(lián)，在上、下導軌的回路中各串聯(lián)一個電流表和一個可調電阻;在干路上接一個總開關。
【文檔編號】G09B23/18GK205428325SQ201520987484
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年12月2日
【發(fā)明人】梁檢初, 陳滿浩, 李昌勇, 李平, 尹毅
【申請人】惠州學院