[实用新型]一种应用于物理实验教学的旋转式安培力演示仪

说明书

一种应用于物理实验教学的旋转式安培力演示仪，属于中学物理课堂实验仪器设计领域。由溶液槽1、空腔2、支架3、电池4、转杆5、永磁体6、环形导电金属薄片7、导线8、导电转轴9以及在试验中盛装的导电溶液组成。该仪器解决了目前安培力实验教学设备实验效果不明显、课堂吸引力不足、演示现象单一、实验率低等问题。本实用新型特别之处在于将安培力知识与圆周运动理论、电解化学理论结合。成功演示直流电在磁场作用下做圆周运动的效果，而且能说明安培力方向及安培力与电流强度、磁场强度的关系，还能用来做化学实验比较不同溶液的导电性能。本实用新型结构简单，操作容易，用途多，可推广至学生分组实验。

技术领域

本发明属于中学物理课堂实验仪器设计领域，具体涉及一种应用在物理课堂上演示安培力的物理教学仪器。

背景技术

带电的粒子在磁场中运动会受到洛伦兹力的作用，从宏观来看，通电的导体内所有带电粒子受到力的合力表现为安培力，即磁场对通电导体有力的作用，力的大小正比于电流大小I、磁感应强度和导体长度L。如果导体垂直于磁场，磁感应强度为B，则安培力的大小为F = BIL。安培力的方向用左手定则判断:伸出左手，四指指向电流方向，让磁感线穿过手心，大拇指的方向就是安培力的方向。

目前高中阶段演示安培力实验的仪器主要有两种“摆动式”和“驱动式”，前者简单来说就是把导体棒垂直吊置于蹄形磁铁中间，通电后导体棒在安培力的作用下摆起，这个实验是最常用的安培力演示实验，能够简单演示出安培力的现象，但实验效果一般，不足以显示安培力的物理魅力，也难以引起学生的研究兴趣。后者的构造是由平行直导电轨道、闸刀开关、U形磁体及铜棒组成。将铜棒放到平行直导电轨道上，轨道置于U型磁体之间，接通电源后铜棒在安培力的作用下沿着平行直导轨运动，从而演示安培力的作用。但是由于导轨的摩擦阻力和导轨的接触不严等原因需要的电流较大，实验效果往往断断续续，再有因为导体棒运动距离较大，而磁体的体积和有效磁场范围的限制，导致导体棒只能在小范围内运动，远离磁体后无实验效果。所以“驱动式”实验几乎只存在实验习题中而很少在实际教学中使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于物理课堂教学中的安培力实验演示仪器。该发明解决了目前安培力实验教学仪器实验效果不明显、课堂吸引力不足、演示现象单一、实验率低等问题。相对于已有的仪器和专利，本发明有实验效果明显，课堂吸引力强，实验现象维持持久，跨理论跨学科综合实验教学（结合圆周运动和化学电解原理）等优点。而且本实验设计成本低廉，操作简单，可以推广至学生分组实验。本发明一旦应用会显著提升安培力实验教学效果，提升学生对于科学的实验的研究兴趣。

本发明所述的一种用于物理课堂教学中的安培力实验演示仪器，其整体结构如图1图2所示。该装置的组成部分有溶液槽1、溶液槽底部内凹成空腔2、空腔2内装永磁体6、溶液槽槽底安装环形导电金属薄片7，环形导电金属薄片7通过导线与电池4连接，导线8一端连接电池，另一端连接导电转轴9，导电转轴9与转杆5套接，支架3将导线8、导电转轴9、转干5架起，转杆5可以绕转轴9自由转动，转杆5另一端深入溶液槽1中，溶液槽1在实验中盛装导电溶液，转杆5与溶液接触。