[实用新型]一种定量探究法拉第电磁感应定律的演示实验装置

说明书

技术领域

 本实用新型涉及一种实验装置，特别涉及一种定量探究法拉第电磁感应定律的演示实验装置。

背景技术

电磁感应定律揭示了感应电动势与磁通量的变化时间和磁通量变的变化量之间的关系，是电磁学的核心内容。它既与电场、磁场和稳恒电流有紧密联系，又是后续学习交流电、电磁振荡和电磁波的基础，既是教学重点，也是教学难点。

法拉第电磁感应定律教学，进行定性探究的较多，常用灵敏检流计或发光二极管来显示感应电动势的大小，而用灵敏检流计来观察感应电动势的变化，对比起来不直观；用手将条形磁铁从线圈中抽出的快慢或条形磁铁从一定高度自由下落穿过线圈的时间来表征磁通量的变化时间；用手将条形磁铁从线圈中抽出的快慢来表征磁通量的变化时间，控制难度大，且实验现象不易观察；由于条形磁铁从一定高度自由下落穿过线圈不是作匀速直线运动，所以用条形磁铁从一定高度自由下落穿过线圈的时间来表征磁通量的变化时间，不太准确；常用线圈匝数来表征磁通量的变化量，用线圈匝数来表征磁通量的变化量，与高中物理磁通量的定义式不符合，不利于学生对物理概念的构建。

发明内容

本实用新型的目的在于克服上述技术的不足，提供一种操作直观简便、更有助于学生科学探究电磁感应定律的实验装置。

本实用新型是这样实现的，一种电磁感应定律的定量探究实验装置，其特征在于水平有机玻璃板上装有步进电动机、圆柱形有机玻璃管，圆柱形有机玻璃管上套有线圈和光电门，光电门连接计时计数测速仪；所述的步进电动机用细线连接电磁铁，电磁铁两端分别装有挡光片，电磁铁与稳压电源、电阻箱和电流表串联组成闭合电路；所述的线圈和发光二极管、电容器串联组成闭合电路；所述的电容器并联有万用表，用于测量电磁铁在步进电动机的带动下在圆柱形有机玻璃管中穿过线圈时电容器两端的电压。该实验装置还包括数字毫特斯拉计，用于测量电磁铁的磁感应强度。

所述的步进电动机由干电池供电，工作时带动电磁铁在圆柱形有机玻璃管中匀速地穿过线圈；所述的计时计数测速仪连接了光电门，可测出装有挡光片的电磁铁在圆柱形有机玻璃管中穿过线圈的速度。

其原理是：在做定量探究电磁感应定律的实验时，可以通过改变电磁铁中的电流强度来改变电磁铁的磁感应强度（磁感应强度用数字毫特斯拉计测出），从而达到定量控制磁通量变化量的目的；可以通过调节步进电动机的转速来控制电磁铁在圆柱形有机玻璃管中匀速穿过线圈的速度（速度用计时计数测速仪测出），从而达到定量控制磁通量变化时间的目的；用电容器将电磁铁在圆柱形有机玻璃管中匀速穿过线圈时产生的感应电动势（感应电荷）储存起来，用万用表测出电容器两端的电压就是电磁铁匀速穿过线圈时产生的最大感应电动势。先使流过电磁铁的电流强度不变，改变步进电动机的转速，用万用表测出电磁铁在圆柱形有机机玻璃管中以不同的速度匀速穿过线圈时电容器两端的电压，这样就可以验证在相同磁通量的变化量下感应电动势和磁通量的变化量时间之间的反比例关系；然后使步进电动机的转速不变，改变流过电磁铁的电流强度，用万用表测出电磁铁在圆柱形有机玻璃管中以同一速度匀速穿过线圈时电容器两端的电压，这样就可以验证在相同磁通量的变化时间下感应电动势和磁通量的变化量之间的正比例关系。

本实用新型的有益效果是，它具有结构简单，操作直观简便、实验结果更准确、更有助于学生科学探究电磁感应定律的实验装置等优点。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

在图中，1、水平有机玻璃板 2、圆柱形有机玻璃管 3、步进电动机 4、干电池 5、电磁铁  6、挡光片 7、稳压电源   8、电阻箱  9、电流表 10、光电门 11、计时计数测速仪 12、线圈  13、发光二极管  14、电容器 15、万用表  16、数字毫特斯拉计。

具体实施方式