[实用新型]安培力演示器

说明书

本实用新型涉及一种大、中学校物理教学之用的教具装置，尤其是一种磁场对电流作用力实验的安培力演示器。

现行物理教材所采用的演示装置存在着只能定性地演示磁场对电流作用的现象，无法定量演示，特别是当电流与磁场的夹角改变时以及电流与磁场平行时无法演示的缺点。

本实用新型的目的是要提供一种能定量演示磁场对电流作用的安培力实验装置。克服了现行教材中安培力演示装置的上述缺点。

本实用新型的目的是这样实现的：利用固定在平衡板上的通电线圈的一边在磁场中受到的安培力与另一侧弹簧的拉力产生一对力矩平衡原理，将安培力进行放大，并将弹簧微小的直线伸长量通过与弹簧相连的圆轮转换为指针的角度变化量，将力再次加以放大显示在刻度板上。

本实用新型的优点：结构明了、取材容易、造价低、易于制作、使用方便、现象明显直观、准确度高、一器多用。能很好地帮助学生突破教学中的难点内容，具有较好的教学效果，适合推广使用。

下面结合附图及实施例对本实用新型进一步详加说明：

(图1)为本实用新型实物结构示意图。

(图2)为摩擦指针结构示意图。

(图3)为本实用新型电路原理图。

图中：1．角度显示板  2．U型磁体  3．转换开关  4．平衡板5．Г型支架  6．接线柱  7．旋钮  8．力显示板  9．底座  10．示角指针11．线圈  12．平衡指针  13．摩擦指针  14．测力弹簧  15．圆轮  16．摩擦弹簧  17．电源  18．电流表  19．变阻器

如(图1)所示：安培力演示器，其底座(9)的一端支架着一个带有示角指针(10)和角度显示板(1)的可旋转的U型磁体(2)，底座(9)的中间固定着两根带有接线柱(6)的可导电的Г型支架(5)，Г型支架(5)上支撑着带有中心抽头的线圈(11)和转换开关(3)的平衡板(4)，底座(9)的另一端固定着一块力显示板(8)，力显示板(8)上装有同轴旋钮(7)、圆轮(15)和.摩擦指针(13)(如(图2)所示)，平衡板(4)通过测力弹簧。(14)与圆轮(15)用细线相连。当进行安培力实验时，将电源(17)、电流表(18)、变阻器(19)串联接入该装置接线柱(6)上(如(图3)所示)。转动旋钮(7)使平衡板(4)上的指针与平衡指针(12)对齐，并拨动摩擦指针(13)使之指向力显示板(8)的零刻度。接通电路，电流通过.Г型支架(5)流入固定在平衡板(4)上的线圈(11)，通电线圈(11)的一边在U型磁体(2)中受磁场的作用力而使平衡板(4)发生偏转，转动旋钮(7)，使与旋钮(7)同轴的圆轮(15)相连的测力弹簧(14)带动平衡板(4)转动，使之恢复到原来的平衡位置，并与平衡指针(12)对齐，同时力显示板(8)上的.摩擦指针(13)在.摩擦弹簧(16)与旋钮(7)的挤压产生的摩擦带动下而随之偏转，指向某一刻度，即表示此时安培力的大小。同理，分别改变变阻器的阻值，电流强度发生变化；将转换开关(3)接至线圈(11)的中心抽头，使通电线圈(11)的一边在U型磁体(2)中受力长度变为原来的一半；向U型磁体(2)中增加磁体，使磁感强度增强；转动U型磁体(2)，改变磁场方向与线圈(11)中电流方向的夹角，可看到每次的安培力都有变化。根据每次摩擦指针(13)在力显示板(8)上指示的安培力与电流表(18)的读数、示角指针(10)指示的角度和通电线圈(11)的受力长度，可以得到安培力(F)与电流强度(I)、磁感应强度(B)、导体长度(L)、磁场方向与电流方向的夹角(θ)的正弦(Sinθ)成正比关系，即F=BILSinθ。另外，该装置还可演示说明磁感应强度的概念、电磁感应现象、验证左、右手定则等多种物理现象。