[实用新型]电磁感应现象验证仪

说明书

技术领域

本实用新型属于物理测量领域，涉及一种电磁感应现象验证仪。

背景技术

电磁感应现象是指放在变化磁通量中的导体，会产生电动势。此电动势称为感应电动势，若将此导体闭合成一回路，则该电动势会驱使电子流动，形成感应电流。

霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。利用这现象制成的各种霍尔元件，广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。一个霍尔元件一般有四个引出端子，其中两根是霍尔元件的偏置电流的输入端，另两根是霍尔电压的输出端。霍尔电压随磁场强度的变化而变化，磁场越强，电压越高，磁场越弱，电压越低。霍尔电压值很小，通常只有几个毫伏，但经集成电路中的放大器放大，就能使该电压放大到足以输出较强的信号。

放大电路能够将一个微弱的交流小信号，通过一个装置(如并联差动放大器)，得到一个波形相似，但幅值却大很多的交流大信号的输出。目前广泛应用的电压型集成运算放大器是一种高放大倍数的直接耦合放大器。在该集成电路的输入与输出之间接入不同的反馈网络，可实现不同用途的电路，例如利用集成运算放大器可非常方便的完成信号放大、信号运算(加、减、乘、除、对数、反对数、平方、开方等)、信号的处理(滤波、调制)以及波形的产生和变换。集成运算放大器的种类非常多，可适用于不同的场合。

单片微型计算机简称单片机，是典型的嵌入式微控制器(Microcontroller Unit)，常用英文字母的缩写MCU表示单片机，它最早是被用在工业控制领域。目前单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。单片机是靠程序运行的，并且可以修改。通过不同的程序实现不同的功能，通过程序，用单片机可以方便的控制LED灯、数码管点亮速度和电动机的转速，可以方便的产生各种随机数字并进行运算。通过程序可以实现产品的高智能，高效率，以及高可靠性。

12864液晶显示器是128*64点阵液晶模块的点阵数简称。该点阵的屏显成本相对较低，适用于各类仪器，小型设备的显示领域。

发明内容

在电磁感应现象中，感应电动势的大小和磁通量的变化有关，传统的实验只能定性的反映感应电动势的大小和磁通量变化之间的关系，现引入霍尔元件对磁场进行测量，引入12864液晶显示器显示磁通量和感应电动势变化的关系曲线。本实用新型的目的在于设计一种结构简单、使用方便、性能可靠、造价低廉的电磁感应现象验证仪，可自动显示磁通量和感应电动势变化的关系曲线。

为实现上述目的，本实用新型包括：圆筒(1)、霍尔元件(2)、线圈(3)、磁铁棒(4)、电源(5)、单片机(6)、放大器(7)、12864液晶显示器(8)，其特征是：霍尔元件(2)有两个输出端子和两个输入端子，霍尔元件(2)嵌入圆筒(1)的内壁，线圈(3)缠在圆筒(1)的外侧，磁铁棒(4)为一圆柱体，磁铁棒(4)的外径小于圆筒(1)的内径，磁铁棒(4)可在圆筒(1)内沿轴向运动，电源(5)同时为霍尔元件(2)、单片机(6)和放大器(7)提供电能，电源(5)的正负极分别接入霍尔元件(2)的两个输入端子，霍尔元件(2)的两个输出端子送入放大器(7)，线圈(3)和放大器(7)的输出送入单片机(6)，单片机(6)将处理结果送入12864液晶显示器(8)显示。

附图说明

图1电磁感应现象验证仪结构示意图；

图2电磁感应现象验证仪信号处理方框图；

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作具体说明。

参见图1电磁感应现象验证仪结构示意图，电磁感应现象验证仪由圆筒(1)、霍尔元件(2)、线圈(3)、磁铁棒(4)、电源(5)、单片机(6)、放大器(7)、12864液晶显示器(8)组成，霍尔元件(2)有两个输出端子和两个输入端子，霍尔元件(2)嵌入圆筒(1)的内壁，线圈(3)缠在圆筒(1)的外侧，磁铁棒(4)为一圆柱体，磁铁棒(4)的外径小于圆筒(1)的内径，磁铁棒(4)可在圆筒(1)内沿轴向运动。

参见图2电磁感应现象验证仪信号处理方框图，电源(5)同时为霍尔元件(2)、单片机(6)和放大器(7)提供电能，电源(5)的正负极分别接入霍尔元件(2)的两个输入端子，霍尔元件(2)的两个输出端子送入放大器(7)，线圈(3)和放大器(7)的输出送入单片机(6)，单片机(6)将处理结果送入12864液晶显示器(8)显示。

使用时，手持磁铁棒(4)在圆筒(1)内以不同速度上下运动，根据电磁感应现象，线圈(3)输出感应电动势，线圈(3)和放大器(7)的输出送入单片机(6)，单片机(6)将处理结果送入12864液晶显示器(8)显示磁通量和感应电动势变化的关系曲线。